嗜酸乳杆菌寡糖结合蛋白基因的克隆、表达及初步研究

来源 :佛山科学技术学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cicf1986
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乳酸菌与人体健康息息相关,增加肠道中乳酸菌的定植数量有利于维持肠道微生态环境的稳定。寡糖经人体摄入后不能被人体利用而直接到达肠道,有研究发现寡糖可以被肠道中的乳酸菌利用并促进乳酸菌增殖。但乳酸菌如何利用寡糖?是否存在某些寡糖结合蛋白参与寡糖运输的作用机制仍未明晰?本研究的主要内容是构建两个嗜酸乳杆菌寡糖结合蛋白的体外表达菌株,探究蛋白的可溶性表达条件和获得高纯度的目的蛋白,并初步探索晶体生长条件,为研究寡糖结合蛋白参与寡糖运输的作用机制奠定基础。本研究对两个寡糖结合蛋白LaMsmE和LaMsmEⅡ进行了生物信息学分析,了解蛋白的一级结构和基本生理性质,它们均为亲水性的稳定蛋白。通过信号肽预测和跨膜区域预测,预测这两个蛋白都是细胞质中一个起信号传导作用的受体蛋白。结构域分析发现它们都具有相同的独立结构域SBP_bac_1和SBP_bac_8。将这两个蛋白用于构建蛋白进化树和motif分析,发现蛋白LaMsmE和蛋白LaMsmEⅡ的同源性为8%,存在较远的亲缘关系,但均具有motif 1,推测它们来源于同样的祖先,但在进化过程中又发生了很多差异性的变化。本研究前期测试了全长LaMsmE蛋白的不能可溶性表达。后根据蛋白LaMsmE的生物信息学分析,截取其第17-431位氨基酸片段进行研究。从嗜酸乳杆菌基因组中成功克隆LaMsmE基因,并与载体p ET-28a-MBP成功构建重组质粒。在两种诱导条件下测试融合蛋白MBP-LaMsmE的可溶性表达情况,融合蛋白在22℃,0.5 m M IPTG条件下呈现大量可溶性表达。用TEV蛋白酶切割融合蛋白MBP-LaMsmE,通过探索酶切时间和蛋白酶的用量得到最优酶切条件,经最优酶切条件的蛋白样品用离子交换层析纯化后获得了纯度高达95%的LaMsmE蛋白。本研究解决了全长LaMsmE蛋白难以可溶性表达的问题,为进一步研究该蛋白的结构和功能奠定基础。本研究通过该蛋白的生物信息学分析,截取蛋白LaMsmEⅡ的第36-415位氨基进行研究。从嗜酸乳杆菌基因组中成功克隆LaMsmEⅡ基因,并与载体p ET-15b成功构建重组质粒。在两种诱导条件下测试蛋白LaMsmEⅡ的可溶性表达情况,蛋白在30℃,0.05 m M IPTG条件下呈现大量可溶性表达。为从蛋白结构上解析蛋白对寡糖的作用,对蛋白质晶体生长条件进行了初步筛选。为确定蛋白关键氨基酸残基对寡糖的作用,从氨基酸带电性以及前人研究的基础上,预测蛋白LaMsmEⅡ的拟关键氨基酸残基作用位点,通过基因定点突变成功构建3个突变质粒。本研究为研究寡糖结合蛋白LaMsmEⅡ参与寡糖运输的作用机制提供条件,为阐明嗜酸乳杆菌利用寡糖的作用机制奠定基础,为研发合适的益生元和益生菌组合的功能性食品提供参考依据。
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