共表达Ec-cLYZ和MEL基因重组毕赤酵母的构建及其抑菌效果评价

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溶菌酶是一种来源于动物、植物及微生物等的一种具有酶活性的抑菌蛋白。鱼类溶菌酶在抵御外来微生物入侵过程中发挥关键作用。石斑鱼c型溶菌酶(Epinephelus coioides lysozyme,Ec-cLYZ)是鱼类免疫系统的重要组成部分,有较强的抗热性,是一种稳定的蛋白质,具有广谱抑菌效果,同时具有抗真菌及抗病毒等作用;抗菌肽是存在于生物体内由免疫系统分泌的具有预防和抑制各种有害物质入侵机体的肽类化学物质。蜂毒肽是蜂毒的主要组成部分,具有广泛的抗细菌、抗真菌和抗病毒等作用,但天然蜂毒肽的溶血活性使其应用受到限制,通过对蜂毒肽(Mellittin,MEL)结构的改造,可以使其溶血活性大大降低。因此,溶菌酶和抗菌肽的抑菌活性在新型抑菌药物的研发方面广为人知。本试验将目的基因Ec-cLYZ和改造后的蜂毒肽序列用T2A连接肽连接,分别将Ec-cLYZ、MEL和Ec-cLYZ-MEL基因克隆至毕赤酵母表达载体pPICZαA,获得高效稳定表达的重组载体pPICZαA-MEL、pPICZαA-Ec-cLYZ和pPICZαA-Ec-cLYZ-MEL;经PCR、双酶切和测序等方法检测目的基因,将测序正确的重组质粒用限制性内切酶Sac I单酶切线性化,电转化至毕赤酵母表达菌株GS115内,经通用引物5′AOX1/3′AOX1及高浓度zeocin抗性筛选,得到高效表达的Mut+菌株,分别命名为GS115/pPICZαA-MEL、GS115/pPICZαA-Ec-cLYZ、GS115/pPICZαA-Ec-cLYZ-MEL;利用0.5%甲醇诱导表达,每24 h补加甲醇至0.5%,于28℃、250 rpm条件下震荡培养,每12 h取一次上清,测定总蛋白浓度,结果表明,GS115/pPICZαA-MEL、GS115/pPICZαA-Ec-cLYZ、GS115/pPICZαA-Ec-cLYZ-MEL的最佳表达时间分别为96 h、72 h、96 h;上清液经His-tag蛋白纯化试剂盒纯化后,获得的MEL、Ec-cLYZ、Ec-cLYZ-MEL蛋白浓度分别为27.31、28.73、35.49mg/L。利用CCK-8试验分析浓度为150、75、37.5、18.75、9.38、4.7 mg/L的重组蛋白MEL、Ec-cLYZ、共表达Ec-cLYZ和MEL在12 h、24 h、36 h处对HEK293A细胞的毒性作用,结果表明,在所测浓度范围内,在12 h、24 h及36 h内共表达Ec-cLYZ和MEL处理组细胞存活率与PBS组细胞存活率无显著差异(p>0.05),几乎无毒性作用。同时,检测浓度为150、75、37.5、18.75、9.38、4.69、2.35 mg/L的重组蛋白MEL、Ec-cLYZ、共表达Ec-cLYZ和MEL对兔红细胞的溶血活性,结果表明,共表达Ec-cLYZ和MEL处理组在浓度为150 mg/L时的红细胞溶血率为2.3%,显著低于MEL处理组(p<0.01)。通过测定不同浓度重组蛋白的抑菌率并与同浓度氨苄西林的抑菌率对比,用牛津杯法测定重组蛋白对实验菌株的抑菌圈直径。结果表明,纯化的共表达Ec-cLYZ和MEL对大肠杆菌K88、金黄色葡萄球菌CMCC(B)26001、表皮葡萄球菌ATCC 12228、无乳链球菌、停乳链球菌ATCC 9809、肺炎克雷伯菌、多杀性巴氏杆菌均有抑菌活性,相对于MEL组对肺炎克雷伯菌的无抑菌活性和Ec-cLYZ组对多杀性巴氏杆菌无抑菌活性而言,共表达Ec-cLYZ和MEL共表达组抑菌范围更广。同浓度共表达Ec-cLYZ和MEL对大肠杆菌K88、停乳链球菌ATCC 9809、无乳链球菌的抑菌率极显著高于氨苄西林处理组(p<0.01)。本试验构建的毕赤酵母表达菌株GS115/pPICZαA-Ec-cLYZ-MEL所表达的蛋白对测试菌株表现出良好的抑菌活性,且无细胞毒性作用和溶血活性,为细菌性疾病的预防和治疗提供新的思路于参考。
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