纳豆激酶基因的克隆及其在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中的表达

以纳豆芽孢杆菌HL-1全基因组DNA为模板,PCR分别扩增编码信号肽、前导肽及成熟肽的前纳豆激酶原基因序列(pre-pro-NK),编码前导肽、成熟肽的纳豆激酶原基因序列(pro-NK)和只编码成熟肽的纳豆激酶基因序列(NK),构建了大肠杆菌表达质粒pET28a-NK表达前纳豆激酶原基因及大肠杆菌-枯草杆菌穿梭质粒pHT315-NK表达纳豆激酶原基因和纳豆激酶基因,实现了纳豆激酶基因在大肠杆菌及枯草芽孢杆菌中的表达,并进行了活性分析。     

具纤溶活性菌株ND2的筛选及其纳豆激酶基因的克隆、表达

从市售的纳豆制品中分离并纯化出一株具有高效纤溶活性的菌株ND2,经生理生化特性及16SrRNA序列分析鉴定为芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌。通过正交试验优化菌株ND2的发酵条件,得到ND2产纳豆激酶的最佳条件:氮源-大豆蛋白胨,碳源-淀粉,碳氮比3:1,37℃,pH6.0。经PCR扩增得到825bp的纳豆激酶成熟肽基因,采用pET32a(+)表达载体和BL21(DE3)为宿主菌,在温度为37℃、1‰IPTG浓度下可诱导获得较高表达量的重组纳豆激酶。     

介导纳豆激酶分泌表达的信号肽比较

以纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)的基因组为模板,PCR分别扩增编码信号肽、前导肽、成熟肽的前纳豆激酶原基因序列(pre-pro-nk),编码前导肽、成熟肽的纳豆激酶原基因(pro-nk),构建了含有三种不同信号肽的纳豆激酶重组质粒pMA0911-wapA-pro-nk、pMA0911-yncM-pro-nk、pMA0911-pre-pro-nk(m)。通过3种信号肽介导的纳豆激酶的分泌表达、酶活性质分析等实验结果表明,wapA信号肽介导的纳豆激酶的分泌效率以及纤溶酶活性最高。对wapA信号肽介导的纳豆激酶表达产物进行了纯化,纯化倍数及回收率分别为2.15和21.5%。酶学性质分析结果表明重组纳豆激酶的最适温度、最适pH分别为50℃和pH 8.0,纳豆激酶在温度低于60℃及pH 5.0~11.0比较稳定。本研究为纳豆激酶的基因工程改造以及进一步提高纳豆激酶在枯草芽孢杆菌中的表达量奠定了一定的基础。     

纳豆激酶基因在酿酒酵母中的表达

目的:从纳豆芽孢杆菌基因组DNA中扩增纳豆激酶基因,以实现该基因在酿酒酵母中的表达.方法:通过PCR方法扩增纳豆激酶基因,利用DNA重组技术构建重组质粒pYES2-NK,转化酿酒酵母H158感受态细胞;经β-半乳糖诱导表达后,用纤维蛋白平板法检测纤溶酶活性.结果:克隆到大小为1192bp的纳豆激酶基因,编码397个氨基酸;活性检测表明酿酒酵母发酵液的上清液具有纤溶酶活性.结论:纳豆激酶基因在重组酿酒酵母中实现了分泌表达.     

纳豆激酶纤溶活性研究

通过制备纳豆提取液、纳豆激酶粗酶,对纳豆激酶纤溶活性进行研究。结果表明:纳豆激酶纤溶活性最适pH为8.0,pH6~10溶液中40℃以下基本稳定,pH<5失去纤溶活性;模拟胃环境的酸性条件下,粗酶失去纤溶活性,而纳豆浸提液纤溶活性保持25%;SDS-PAGE电泳显示,胰蛋白酶对纳豆激酶成分没有降解作用;体外溶栓作用表明,纳豆激酶溶解纤维蛋白的方式是直接溶解,而不是通过激活纤溶酶原。     

纳豆激酶基因的克隆表达以及活性分析

应用PCR的方法从分泌纳豆激酶的枯草杆菌基因组DNA中扩增得到全长为1056bp的前导肽+成熟肽纳豆激酶原基因(pro-NK),并构建了纳豆激酶的重组表达载体pET-28a-pro-NK;转化E.coliBL21(DE3)后,在IPTG的诱导下实现了纳豆激酶的高效表达,经SDS-PAGE显示在28ku处有一特异带;表达产物经Ni2+亲和层析纯化后,纤维平板法测得的纳豆激酶的比活力为34245.1IU/mg;纯蛋白经透析和冷冻干燥处理后,纳豆激酶的比活力为16271.5IU/mg;在此基础上,对冻干保护剂的添加进行优化,最佳保护效果为甘露醇与纳豆激酶质量比为1:2,可比不加保护剂时比活力提高了30.9%。这可为基因工程方法生产纳豆激酶纯品,稳定其活性便于贮运,并将其开发成为临床药物提供技术参考。     

纳豆芽孢杆菌产纳豆激酶发酵工艺控制及纤溶酶分析

基于摇瓶发酵优化结果,在10 L发酵罐中研究了纳豆芽孢杆菌TN-02产纳豆激酶的发酵控制工艺,分析了发酵产物中纤溶酶的组分纯度。在放大发酵过程中,考察了培养温度和主要碳、氮源的流加补充对产酶的影响,并利用卡那霉素抗性基因kan对纳豆芽孢杆菌TN-02中的纳豆激酶基因aprN进行了部分替换和插入失活,获得了aprN突变的重组菌TN-021。结果表明,通过温度的阶段性控制和甘油、胰蛋白胨补料发酵,获得纳豆激酶的最高表达量为13 978.3 U/mL,是摇瓶发酵最高表达量的1.8倍;在菌株TN-021的摇瓶发酵产物中未检测到纤溶酶活力,证明了纳豆激酶是纳豆芽孢杆菌TN-02发酵产物中唯一纤溶酶。研究结果为纳豆激酶高水平发酵放大工艺控制奠定了基础,同时为纳豆激酶的品质分析方法提供参考。     

紫外分光光度法测定纳豆激酶体外纤溶活力

建立短时间、定量测定纳豆激酶体外纤溶活力的方法。在体外反应体系中制备血纤维蛋白底物,向体系中加入待测样品(纳豆激酶),进行纤溶反应。用紫外分光光度计测定纳豆激酶水解纤维蛋白后生成的可溶性产物的吸光值。由此对纳豆激酶体外纤溶活性进行定量测定并进行方法可行性分析。该方法具有较好的灵敏度、精密度和准确度,用时短,该方法适用于纳豆激酶体外纤溶活性的定量分析。     

纳豆激酶分离纯化及纤溶活性研究

经过生理盐水浸提、(NH4)2SO4分级沉淀、Sephadex G-100凝胶层析等纯化步骤,从纳豆中获得层析纯的纳豆激酶,纯化倍数15.6,回收率10.2%,SDS-PAGE电泳显示为二个组分,分子量在29000左右。对其纤溶性质研究表明:纳豆激酶活性的最适pH为8.0,pH6～10溶液中40℃以下基本稳定,pH<5失去纤溶活性;模拟胃环境的酸性条件下,粗酶失去纤溶活性,而纳豆生理盐水浸提液纤溶活性保持25%;SDS-PAGE电泳显示,胰蛋白酶对纳豆激酶成分没有降解作用;体外溶栓作用表明,纳豆激酶溶解纤维蛋白的方式是直接溶解,而不是通过激活纤溶酶原。     

纳豆激酶的纯化及性质研究

从固态发酵培养的纳豆中提取纳豆激酶 ,采用盐析、疏水层析、离子交换层析等方法 ,对提取液进行纳豆激酶的分离纯化。经SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定 ,活性酶蛋白为单一组分 ,并测得其分子质量为 2 8ku。纳豆激酶在pH5 0～ 1 0 0 ,4～ 3 7℃范围内具有较好的稳定性 ,其纤溶活性可被 0 1mmol/L的PMSF完全抑制。体外溶栓实验表明 ,纳豆激酶为纤溶酶而不是纤溶酶原激活剂。