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吡咯喹啉醌与其酶蛋白葡萄糖脱氢酶基因克隆和原核表达

收藏本文 2024-01-15 点赞:25583 浏览:111045 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:吡咯喹啉醌(pyrroloquinopne quinine, P)是继黄素核苷酸(FMN、FAD)和烟酰胺核苷酸(NAD、NADP)之后发现的第3种辅酶,对微生物和动植物都具有生理学功能,并且在食品、医药及农业等领域具有广阔应用前景。以P为辅酶的醌蛋白葡萄糖脱氢酶(PGDH)与P成具有活性的全酶后便能催化葡萄糖生成葡萄糖酸,PGDH在氧化葡萄糖中不利用氧作为电子受体,因此PGDH在检测葡萄糖传感器的应用备受关注。P的生物合成涉及4-7个基因,这些基因一般成簇排列。不同来源的P基因具有一定的同源性,并各自组成类似的P基因簇。肺炎克雷伯氏菌编码P的基因pABCDEF连续排列成1个基因簇,大小约为7K。本课题以肺炎克雷伯氏杆菌肺炎亚种(Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae)编码P基因簇作为模板,利用P基因簇本身自带的Sal I酶切位点,分成2K、5K两个片段分段克隆分段连接,避免了大片段克隆的非特异性,构建成pET28a-P质粒,鉴定成功后转化大肠杆菌BL21表达P的工程菌。工程菌发酵表达后NBT(氧化型)-甘氨酸钾溶液非酶系统测定P含量。实验以大肠杆菌BL21、肺炎克雷伯氏菌肺炎亚种设为空白对照,工程菌表达出的P含量远高于前两者,证明了pET28a-P/BL21工程菌构建成功,为接下来优化培养条件,提高P产量奠定了基础。同时,以大肠杆菌BL21基因组为模板,PCR克隆出编码PGDH的gcd基因,与pET28a载体连接后构建成质粒pET28a-gcd。鉴定正确后将质粒转化大肠杆菌BL21,pET28a-gcd/BL21的工程菌。IPTG诱导表达,经SDS-PAGE检测,结果此菌株高效表达了87 kDa的PGDH,基因来源和宿主属于同一种菌株,避免了因表达系统冲突而影响产量。在培养基中加入葡萄糖,工程菌的生长和PGDH表达量有很大提高。另外,在培养基中添加MgCl2后,PGDH的表达量又提高,将近是空白菌表达量的20倍,证明了金属离子不仅参与P与其醌蛋白,同时能提高醌蛋白的产量。关键词:吡咯喹啉醌论文葡萄糖脱氢酶论文肺炎克雷伯氏菌论文基因克隆论文表达论文发酵论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-16

    章 绪论16-28

    1.1 P的发现16

    1.2 P的物理性质16-17

    1.3 P的分布17-18

    1.4 P的生物学功能18-19

    1.4.1 P作为醌蛋白的辅酶,参与呼吸链的电子传递18

    1.4.2 P是机体生长刺激因子18

    1.4.3 调节机体自由基,保护机体18-19

    1.4.4 促进神经生长因子产生,修复神经生长因子19

    1.5 P的生物合成19-21

    1.6 P的合成基因21-24

    1.6.1 pA22

    1.6.2 pB22-23

    1.6.3 pC和pD23

    1.6.4 pE23-24

    1.6.5 pF和pG24

    1.7 P生物合成的调控24-25

    1.8 PGDH的介绍25-26

    1.9 本课题的立项26-28

    章 克隆肺炎克雷伯氏菌P基因并构建工程质粒28-46

    2.1 引言28

    2.2 实验28-29

    2.2.1 菌株与质粒28

    2.2.2 试剂与仪器28-29

    2.2.3 培养基29

    2.3 实验方法29-40

    2.3.1 肺炎克雷伯氏杆菌肺炎亚种基因组DNA的提取29-30

    2.3.2 聚合酶链式反应(PCR)扩增p 2K片段30-31

    2.3.3 琼脂糖凝胶电泳鉴定目的基因p 2K片段并回收31

    2.3.4 pET-28a质粒载体的提取31-32

    2.3.5 酶切连接构建质粒Ⅰ(pET28a-2K)32-33

    2.3.6 转化33-34

    2.3.7 菌落PCR筛选阳性克隆34

    2.3.8 质粒Ⅰ(pET28a-2K)的酶切鉴定34-35

    2.3.9 PCR扩增p 5K片段35-37

    2.3.10 质粒Ⅰ(pET28a-2K)和5K DN段的酶切连接及转化37-38

    2.3.11 菌落PCR筛选阳性克隆38-40

    2.3.12 转化大肠杆菌BL2140

    2.4 结果与讨论40-45

    2.4.1 K. pneumoniae subsp.pneumoniae基因组DNA的提取40-41

    2.4.2 P 2K片段PCR扩增41

    2.4.3 pET28a质粒提取41-42

    2.4.4 酶切连接后转化42

    2.4.5 2K片段菌落PCR42-43

    2.4.6 5K片段PCR扩增43

    2.4.7 连接转化后菌落PCR43-44

    2.4.8 提取质粒单、双酶切鉴定44-45

    2.5 小结45-46

    章 工程菌表达P的研究46-52

    3.1 引言46

    3.2 实验46-47

    3.2.1 菌株与质粒46-47

    3.2.2 试剂与仪器47

    3.2.3 培养基47

    3.3 实验方法47-48

    3.3.1 工程菌诱导表达P47-48

    3.3.2 非酶系统测定P含量48

    3.3.3 基本培养基发酵生产P48

    3.4 结果与讨论48-50

    3.4.1 工程菌生成P的检测48-49

    3.4.2 基本培养基发酵生产P的检测49-50

    3.5 小结50-52

    章 克隆大肠杆菌gcd基因并构建工程质粒52-64

    4.1 引言52

    4.2 实验52-53

    4.2.1 菌株与质粒52

    4.2.2 试剂与仪器52-53

    4.2.3 培养基53

    4.3 实验方法53-59

    4.3.1 Escherichia cop BL21基因组DNA的提取53-54

    4.3.2 聚合酶链式反应(PCR)扩增gcd基因54-55

    4.3.3 琼脂糖凝胶电泳鉴定目的基因gcd片段并回收55

    4.3.4 pET-28a质粒载体的提取55-56

    4.3.5 酶切连接56-57

    4.3.6 转化57-58

    4.3.7 菌落PCR筛选阳性克隆58

    4.3.8 pET28a-gcd的酶切鉴定58-59

    4.4 结果与讨论59-63

    4.4.1 E.cop BL21基因组DNA的提取59-60

    4.4.2 gcd基因片段PCR扩增60

    4.4.3 pET28a质粒提取60-61

    4.4.4 酶切连接后转化61

    4.4.5 2K片段菌落PCR61-62

    4.4.6 提取质粒单、双酶切鉴定62-63

    4.5 小结63-64

    第五章 工程菌表达PGDH的研究64-72

    5.1 引言64

    5.2 实验64-65

    5.2.1 菌株与质粒64

    5.2.2 试剂与仪器64-65

    5.2.3 培养基65

    5.3 实验方法65-66

    5.3.1 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定重组蛋白65-66

    5.3.2 pET28a-gcd工程菌的表达条件优化66

    5.4 结果与讨论66-70

    5.4.1 SDS-PAGE检测分析PGDH67

    5.4.2 葡萄糖对PGDH表达量的影响67-68

    5.4.3 MgCl_2对PGDH表达量的影响68-70

    5.5 小结70-72

    第六章 实验总结与建议72-74

    6.1 主要72

    6.2 本课题创新点72-73

    6.3 问题与建议73-74

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