纳豆激酶基因克隆及其在大肠杆菌中活性表达研究

以纳豆芽孢杆菌基因组DNA为模板，PCR扩增了纳豆激酶基因（natto kinase gene）中编码前肽、成熟肽的核苷酸序列（pro-NK），构建大肠杆菌表达质粒pTYB102，转化大肠杆菌ER2566。在IPTG诱导下，分别在15℃（14h）、30℃（3h）、37℃（2h）条件下培养，pTYB102均能表达出有活性的纳豆激酶。实验证实纳豆激酶基因得到活性表达需要Pro序列。SDS－PAGE表明，15℃和30℃和37℃培养表达的杂蛋白更少。薄层扫描测定表达的纳豆激酶占菌体总蛋白30％以上。     

重组纳豆激酶的分离纯化及酶学性质的初步研究

将已构建好的表达载体pTYB102转化大肠杆菌,经IPTG诱导,表达出以可溶形式存在的有活性的纳豆激酶．首先对表达条件进行优化,最佳诱导温度是15℃,最佳诱导时间是10h．然后将离心收集到的菌体通过超声波破碎、硫酸铵分级沉淀、Sephadex G-100柱层析以及冷冻干燥等步骤进行分离纯化,得到电泳纯的有溶栓活性的纳豆激酶．冷冻干燥品在SDS—PAGE上呈一条蛋白质带．纯化倍数35倍,纯酶比活1147．54．该酶的最适反应条件是45℃,pH8．0．酶活性在pH6．0～11．0,55℃以下稳定．     

枯草杆菌纳豆激酶基因的克隆及其在E.coli BL21(DE3)plysS中的表达

用CTAB法从枯草杆菌(纳豆株)中提取基因组DNA，聚合酶链式反应(PCR)扩增获得837bp的DNA片段，将该基因片断克隆到pMD18-T载体上，筛选重组子，通过限制性内切酶、PCR技术和测序分析确定该重组子所含插入片断为纳豆激酶基因．利用基因重组技术构建了纳豆激酶基因的融合表达载体，转化E．coli BL21(DE3)plysS后经IPTG诱导在大肠杆菌中高效表达，经SDS—PAGE电泳及bandscan软件分析融合蛋白分子量约为33．4kD，约占菌体总蛋白29．4％．     

纳豆激酶基因导入番茄的研究

将来源于枯草芽孢杆菌的纳豆激酶(nattokinase,NK)基因转化到人类可以直接食用的,又非常喜爱的蔬菜—番茄中,得到在转录水平表达的转基因植株.通过根癌农杆菌EHA105介导,转化番茄的下胚轴,诱导愈伤组织形成及分化成幼苗,进而再生出完整植株.提取再生植株基因组DNA,通过PCR扩增检测,结果表明纳豆激酶基因已经成功整合到番茄植物基因组中.RT-PCR实验结果证明了纳豆激酶基因在转录水平上有表达.     

纳豆激酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

纳豆激酶是一种良好的天然蛋白酶类溶栓物质。国内外许多学者对该酶进行了基因工程研究,但在克隆表达过程中出现了许多长短不同的基因片段。本研究通过原产日本的优质纳豆中分离鉴定出高产纳豆杆菌N07并提取该菌株的全基因组;通过PCR手段扩增出能编码纳豆激酶信号肽,前导肽和成熟肽的前纳豆激酶酶原基因NK1,以及能编码纳豆激酶成熟肽的纳豆激酶基因NK2,构建了纳豆激酶基因的表达载体pET30a-NK1和pET30a-NK2,转化E.coli BL21后在大肠杆菌中表达,并进行了活性分析。结果发现,纳豆激酶酶原基因片段NK1能成功表达出有活性的分泌型纳豆激酶;而纳豆激酶基因片段NK2的表达产物为无活性的包涵体。在对NK1和NK2的比较研究后可知,纳豆激酶酶原基因片段NK1能在大肠杆菌中很好的分泌表达,这将为纳豆激酶基因工程的深入研究奠定基础。     

密码子优化的纳豆激酶基因在番茄果实中的瞬时表达

根据植物偏爱密码子设计并人工合成了纳豆激酶基因sNK,在其中插入番茄内含子构成sNKi基因.将这两种基因通过农杆菌渗透法在不同成熟时期的番茄果实中实现了瞬时表达.通过实时荧光定量PCR法(RT-qPCR)比较两种基因在番茄果实中转录水平的表达量,通过纤维蛋白平板法检测两种基因表达产物的纤溶酶活性.结果表明,两种基因在番茄果实的转色期、成熟期和完熟期均有表达,其中成熟期表达量最高,破色期基本无表达.果实特异性E8启动子调控下的纳豆激酶基因的表达量较组成型35S启动子调控下的该基因表达量明显提高.插入内含子的sNKi基因的表达量高于没有内含子的sNK基因,表明内含子在提高纳豆激酶的表达量方面具有显著的作用.     

纳豆激酶酶学性质研究

通过测定纳豆激酶对4种人工合成底物的水解活性,以及SDS-PAGE电泳分析等,比较了两株高产纳豆激酶菌株发酵产生的纳豆激酶的酶学性质.结果发现两菌株产生的纳豆激酶的最适底物均为N-Suc-Ala-Ala-Pro-Phe-pNA;两菌株产生的纳豆激酶对牛纤维蛋白原的水解过程基本一致,反应不同时间,对牛纤维蛋白原不同分子质量的亚基的水解速度不同,9 h后,牛纤维蛋白原基本被全部水解.这为纳豆激酶的进一步研究奠定了基础.     

一种新型纳豆激酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

从市售纳豆中分离得到一株芽孢杆菌,命名为纳豆芽孢杆菌FDM415.提取其基因组DNA,利用聚合酶链式反应(PCR)扩增获得含纳豆激酶编码基因的DNA片段(1179 bp);测序结果证实所分离得到的纳豆激酶编码基因NKM与文献报道(GI:29164926)的NK基因有17个碱基差异,所编码的氨基酸有3个残基不同.将该基因连接到pMG36e表达载体并导入大肠杆菌JF1125中表达,测得的纤溶酶活力为468 U/L.     

纳豆激酶基因重组表达载体的构建及其稳定性

利用PCR方法从分泌纳豆激酶的纳豆杆菌基因组DN中扩增纳豆激酶基因,将该基因克隆到表达载体PBV220上,筛选重组子,通过限制性内切酶和PCR技术分析,初步确定该重组子所携外源基因为纳豆激酶基因,用凝块溶解时间法（CLT）测出表达产物具有溶解血栓活性,证明该基因可在大肠杆菌中表达,对重组菌中重组质粒的稳定性进行研究,结果表明质粒的插入对宿主菌的生长没有太大影响,该质粒在宿主菌中具有良好的分离稳定性,但结构稳定性较差,SDS-PAGE分析结果表明基因产物为分泌型,蛋白表达量占菌体蛋白的12%左右。     

纳豆杆菌纳豆激酶成熟肽基因的克隆与同源性分析

纳豆杆菌 (Bacillusnatto)是从日本传统食品纳豆中筛选出来的 ,它具有较强的溶栓作用 .根据已发表的纳豆激酶基因序列设计一对引物 ,利用聚合酶链式反应 (PCR) ,从纳豆杆菌的基因组DNA中扩增和克隆到纳豆激酶基因 .序列分析表明 ,该纳豆激酶基因成熟肽编码区含有 82 5bp ,编码 2 75个氨基酸残基 ,与文献已报道的序列分别有 93.4 %和 94 .5 %的同源性 ,显示了极高的同源性 .但该基因与该室克隆的豆豉溶栓酶基因的同源性仅为 80 .1%,这表明纳豆激酶与豆豉溶栓酶确实不是同一种酶 .