为研究开发高效的放射防护剂,本课题利用基因重组技术将SOD1(Cu,Zn超氧化物歧化酶)和九个精氨酸的穿膜肽R9以及基质金属蛋白酶底物肽X(PLGLAG)结合,合成SOD1-R9和SOD1-X-R9全基因序列,并将其插入带有GST的原核表达载体pGEX-4T-1中,成功构建了 GST-SOD1-R9和GST-SOD1-X-R9.两种双效抗氧化酶融合表达质粒。然后将重组质粒pGEX-4T-1-SOD1-R9 和 pGEX-4T-1-SOD1-X-R9 转化到大肠杆菌 BL21(DE3)中,以0.2 mmol/L IPTG为诱导剂,在25 ℃下分别诱导11 h和7 h,GST-SOD1-R9和GST-SOD1-X-R9融合蛋白的可溶表达量最大。分别收集菌体进行超声破碎,0-80%硫酸铵沉淀以及GST亲和层析后得到纯蛋白。通过SDS-PAGE电泳和酶活性鉴定纯蛋白为目标蛋白。GST-SOD1-R9融合蛋白的 SOD 比活为 2388 U/mg,GST 比活为 227 U/mg;GST-SOD1-X-R9蛋白的SOD比活为2954 U/mg,GST比活为328 U/mg。当处理温度超过50 ℃或pH低于5.0时,两种融合蛋白的抗氧化酶活力都急剧下降,但在生理条件下二者都能维持良好的抗氧化酶活力,GST-SOD1-X-R9蛋白的整体稳定性强于GST-SOD1-R9。此外,两种融合蛋白均有显著的跨膜能力,其跨膜效果都比GST-TAT-SOD1好,GST-SOD1-R9的跨膜效果比GST-SOD1-X-R9 的好。本研究以 6 Gy X-ray 为放射源,考察了 GST-SOD1-R9 和 GST-SOD1-X-R9这两种抗氧化酶对受照鼠的放射防护效应。放射后第8天,受照鼠体重出现了明显的下降,其外周血白细胞的数量、脾脏和胸腺指数极显著的下降,肝脏指数虽然没有显著变化,但肝脏组织的MDA水平显著上升,以及T-AOC、CAT、GST、GSH-PX和SOD活力显著下降。放射前2 h给予两种融合蛋白不仅可以显著提高受照小鼠外周血白细胞的数量,且对小鼠免疫系统中的脾脏和胸腺有显著保护作用。此外,这两种融合蛋白都能使受照鼠肝脏组织的MDA水平降低,SOD活力、GSH-PX活力、T-AOC活力和CAT活力显著上升。1.5 mg/mL剂量组的GST-SOD1-R9整体防护效果与阿米福汀效果相当,0.75与1.5 mg/mL剂量组的GST-SOD1-X-R9对受照鼠的放射防护效果比GST-SOD1-R9和阿米福汀好,其中0.75 mg/mL剂量组的GST-SOD1-X-R9的防护能力最强。综上所述,双效抗氧化酶生产技术简单,具有高效的的放射防护能力效应,有望取代阿米福汀成为新一代的放射防护剂。