毕赤酵母高效表达外源基因的研究进展

巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris,Pp)表达系统是目前分子生物学领域中用于表达重组蛋白的标准工具之一[1,2].酵母被认为是一个很有前途的真核表达系统而受到广泛的关注.本文综述了Pp在生物学特性、遗传学特征、载体、基因整合、胞内表达和分泌表达、影响外源蛋白在Pp表达系统中高效生产因素的研究进展.     

巴斯德毕赤酵母表达系统的研究进展

巴斯德毕赤酵母(P.pastoris)是单细胞低等真核生物,它既具有原核生物易于培养、繁殖快、便于基因工程操作和高密度发酵等特性,同时又具有适于真核生物基因产物正确折叠的细胞内环境和糖链加工系统,还能分泌外源蛋白到培养液中利于纯化.     

恶性疟原虫3D7株主要裂殖子表面抗原C—末端基因的全合成及其表达

目的：在毕赤酵母表达系统中获得大量构象正确的3D7／MSP1－42重组蛋白进行疫苗有效性试验。方法：采用不对称PCR法拼接合成了3D7／mps1-42基因（1202bp),用电穿孔法将合成基因导入毕赤酵母并进行诱导表达,用免疫印迹法检测表达产物。结果：按毕赤酵母密码子使用频率重新设计并全合成了3D7/msp1-42基因序列,该合成基因在毕赤酵母系统（Pichia pastoris)中得到高水平分泌表达,产生全长重组蛋白。识别构象表位的特异性单克隆抗体能与该重组蛋白反应。结论：重新设计的基因能在毕赤酵母中高水平分泌表达,并产生构象正确的重组蛋白,从而解决了该天然基因在毕赤酵母中不表达的问题。     

一种β-葡萄糖苷酶基因在大肠杆菌和巴斯德毕赤酵母中的克隆与鉴定

目的：克隆扣囊复膜孢酵母的β-葡萄糖苷酶基因(BGL1)，为β-葡萄糖苷酶基因的表达作准备。方法：用PCR方法从扣囊复膜孢酵母的总DNA中扩增得到β-葡萄糖苷酶基因连接到pGEM--T载体上，用限制性内切酶切下目的基因，插入到巴斯德毕赤酵母表达载体pPIC9K中，使之位于α-因子信号肽下游，且与之同框，构建成重组质粒pSHL9K。再将β-葡萄糖苷酶基因在大肠杆菌和巴斯德毕赤酵母中进行克隆，并进行鉴定。结果：重组pPIC9K转化大肠杆菌和巴斯德毕赤酵母后，进行酶切和PCR鉴定，证明形成了目的基因的克隆。结论：应用大肠杆菌和巴斯德毕赤酵母作为受体菌，pPIC9K为载体，成功克隆了β-葡萄糖苷酶基因。     

人血管内皮生长因子受体2胞外段在毕赤氏巴斯德酵母中的表达

目的探讨在毕赤氏巴斯德酵母（Pichia pastoris）中高效表达有真核蛋白结构的人血管内皮生长因子受体2胞外段（heVEGFR-2）的可行性。方法从重组质粒pORF-heVEGFR-2经PCR获全长heVEGFR-2 DNA，构建重组毕赤氏巴斯德酵母分泌性表达载体，电转化Pichia pastoris X-33。用抗药性表型和甲醇诱导筛选出重组heVEGFR-2蛋白表达阳性的转化子（X-33-heVEGFR-2）。结果SDS-PAGE显示，获分子量约108kDa的重组heVEGFR-2蛋白，约占X-33-heVEGFR-2分泌性表达蛋白总量的45％。该重组蛋白在表达上清中的质量浓度达80mg／L。其heVEGFR-2部分分子量约106kDa。Western blot证实，该蛋白能特异地与大鼠抗小鼠VEGFR-2单克隆抗体结合。结论毕赤氏巴斯德酵母能高效表达有真核蛋白结构的人血管内皮生长因子受体2胞外段蛋白全段。     

肿瘤相关抗原17-1A在毕赤酵母中的表达与鉴定

目的利用Pichia pastoris酵母表达系统表达糖基化的肿瘤相关抗原17-1A，为进一步设计肿瘤蛋白疫苗提供研究基础。方法通过RT-PCR从小鼠肾组织中扩增17-1A的cDNA，将其定向克隆到pPICZαA质粒上，获得重组质粒pPICZαA-17-1A，测序正确后，重组质粒电转化到Pichia pastoris酵母菌株GS115中，在甲醇诱导下，利用其AOX I基因的α信号肽，分泌表达17-1A抗原糖蛋白，并对获得的蛋白进行SDS-PAGE及Western blot分析鉴定。结果构建了pPICZαA-17-1A重组质粒，通过电转化将目的基因整合人酵母基因组中，重组毕赤酵母表达能够表达17-1A抗原并检测到抗原发生了糖基化。结论能够通过毕赤酵母表达系统稳定表达糖基化的肿瘤相关抗原17-1A。     

重组人A20蛋白在巴斯德毕赤酵母GS115中的表达

目的利用酵母表达技术制备重组人A20蛋白(rhA20),为进一步研究其在脓毒血症中的治疗作用奠定基础。方法利用基因工程技术构建rhA20毕赤酵母表达载体yevCFP-hA20,电转化巴斯德毕赤酵母菌株GS115,筛选高拷贝阳性菌株,甲醇诱导表达rhA20。产物用SDS-PAGE和W estern B lot鉴定。同时对诱导表达培养基的pH值和配方,以及培养环境温度等条件进行了优化研究。结果表达产物分子量约93×103,表达条件的优化研究提示:降低诱导培养基pH值、添加低剂量EDTA、蛋白酶水解物和降低培养温度,可以使全长表达产物提高11倍,占总蛋白的18.24%,达到(254.10±24.52)μg/m l水平。结论我们成功在巴斯德毕赤酵母GS115中表达了rhA20,通过对诱导培养基成分及诱导温度的优化,使全长rhA20表达得到明显提高,探索了人A20的生物合成途径,也为巴斯德毕赤酵母表达外源蛋白遭遇降解时的处理提供了新的方法。     

胱抑素C在巴斯德毕赤酵母的高效分泌表达及免疫原性分析

目的根据巴斯德毕赤酵母(P.pastoris)密码子的偏好,将人胱抑素C(CysC)基因进行密码子优化,在P.pastoris中表达CysC,并对重组蛋白进行生物学活性评价。方法按照P.pastoris表达系统密码子偏好,优化基因序列,人工合成完整的基因;构建pPIC9k-CysC重组表达质粒,用电穿孔法转化P.pastoris GS115,在MD平板上筛选重组克隆,用G418快速筛选高拷贝转化子,阳性克隆经甲醇诱导表达后,取培养物上清液,经SDS-PAGE电泳和颗粒增强透射免疫比浊法鉴定表达情况。经Western blot和动物实验鉴定重组蛋白的免疫原性。结果表达产物相对分子质量约19 000,优化后的人CysC基因在P.pastoris转化菌得到了高效表达,表达量占分泌总蛋白的80%以上,产物浓度为600～950mg/L。Western blot和动物实验显示重组蛋白具有较好的免疫原性。结论密码子优化后CysC在P.pastoris中获得高效分泌表达,可用于制备抗血清和诊断试剂标准品。     

人溶菌酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

目的：利用巴斯德华赤（Pichia pastoris）酵母真核表达系统,构建真核表达载体pPIC9K与人溶菌酶基因（humanlysozyme,hLY）的重组质粒pPIC9K-hLY,表达出具有活性的人溶菌酶。方法：此项研究在本实验室构建的人溶菌酶（hLY）基因与pUC19的重组质粒pUC19-hLY的基础上,通过设计一对引物,用多聚酶链式反应（PCR）扩增出人溶菌酶全基因片段后,将其克隆到巴斯德毕赤酶母分泌型表达载体pPIC9K中,构建重建质粒pPIC9K-hLY,经Bg1Ⅱ酶切线性化后,用电穿孔法将其转入毕赤酵母细胞内。通过G418筛选,选到的高拷贝转化子经PCR检测人溶菌基因与毕赤酵母染色体是否稳定整合,阳性克隆经甲醇诱导进行表达。结果：序列测定,经PCR扩增后的人溶菌酶基因与献发表的序列相比,缺失4个碱基。我们决定采用重组PCR法予以纠正,经序列测定结果正确。用PCR检测,人溶菌酶基因与毕赤酵母染色体稳定整合。用甲醇诱导表达并以SDS－PAGE分析,在Mr为15000左右出现一条蛋白带,表达量约占上清总蛋白的0．47。Western Blot证实表达产物具有天然人溶菌酶的抗原性。用黄色小球菌平板溶圈法鉴定表态产物具有人溶菌酶的活性。结论：成功的构建了重组质粒pPIC9K-hLY并在毕赤醇母中表达了人溶酶基因。     

汉坦病毒G2膜蛋白基因在毕赤酵母GS115中的表达

目的：研究汉坦病毒G2膜蛋白基因在甲醇营养型巴斯德毕赤酵母中的克隆表达。方法：采用RT-PCR扩增G2基因，转化感受态大肠杆菌DH5α，DNA序列分析后，SnaBI、NotI两次酶切下G2，再连接到经同样酶切的pPIC9K表达载体上，构建表达载体pPIC9K-G2，SalI线形化后电转化导入毕赤酵母宿主菌GS115，G418筛选转化子，1％甲醇诱导、摇瓶培养。结果：序列分析表明，克隆序列与设计相符，12％SDS-PAGE显示重组蛋白为50KD，Western-Blot证实其生物学活性。结论：成功地在巴斯德毕赤酵母GS115中表达了汉坦病毒G2膜蛋白基因。