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速效胰岛素类似物生物制备

收藏本文 2024-02-23 点赞:20549 浏览:93394 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:速效胰岛素是一类通过基因工程方式获得的单体胰岛素,具有起效快,安全性高等优点,是新型胰岛素类似物的一种。本论文通过基因工程策略制备两种单体速效胰岛素。论文包括两个部分,第一部分是利用内含肽介导的大肠杆菌表达系统制备单体人胰岛素B22D(B22D-DesB30-insupn);第二部分是利用毕赤酵母表达系统制备单体人胰岛素B27K-DTrI前体B27K。人胰岛素B22D是将人胰岛素B链22位精氨酸突变为天冬氨酸后得到的具有单体性质的人胰岛素类似物。我们采取pTWIN1-IMPACT表达系统,经过几丁质亲和纯化及内含肽自身剪切获得人胰岛素B22D前体的策略,操作简单,快捷。在实验中,我们摸索得到的最优剪切条件是25℃,在不含尿素的缓冲液(pH5.5)中剪切6天。剪切反应结束后,调节缓冲液pH至8.0继续混合2小时可增加剪切液中人胰岛素B22D前体的含量。前体蛋白经胰蛋白酶酶切(pH8.0,37℃,60min)获得的产物通过Hplc纯化及质潜鉴定证实为人胰岛素B22D。最终,人胰岛素B22D产量为0.621mg/LB27K-DTrI是2005年由丁金国等人利用毕赤酵母表达系统制备的速效人胰岛素,具有单体性质好,生物活性高等优点。但由于B27Lys DTrI在毕赤酵母中表达量较低影响其进一步的生产运用。有探讨表明胰岛素前体的自身聚合性质有利于前体的稳定表达,以而可以提升蛋白在酵母中的表达量。由此,我们利用单点突变的策略将胰岛素B链27位替换为赖氨酸。这样的设汁既保留了原有的B链末端,又可以通过胰蛋白酶酶切的方式获得B27K-DTrI。希望通过这一策略得到的B27Lys DTrI前体(B27K)在毕赤酵母中的产量能够得到提升,达到最终获取足够的单体速效胰岛素的目的。在工作中,我们筛选到了一株高拷贝、高表达的B27K菌株(S菌株)。对培养条件进行优化实验,得到了5L发酵罐的最优培养条件为pH5.0,温度25℃,诱导108小时。在优化培养条件下,前体蛋白B27K表达量可达114mg/L,高于原有的B27K-DTrI前体表达量。通过一系列纯化策略(疏水作用层析、凝胶过滤层析、离子交换层析和HPLC得到的B27K前体蛋白经质谱鉴定其分子量与论述分子量一致。关键词:单体速效胰岛素论文毕赤酵母论文高密度发酵论文内含肽表达系统论文B22D-DesB30-insupn论文B27K论文DTrI论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-10

    第1章 前言10-20

    1 胰岛素及其类似物10

    2 速效胰岛素10-11

    3 胰岛素的结构与功能11-15

    3.1 胰岛素B22-23转角在胰岛素结构与功能中的作用12-13

    3.2 胰岛素B链末端在胰岛素结构与功能中的作用13-15

    4 重组胰岛素的蛋白质表达系统15-16

    4.1 大肠杆菌表达系统15

    4.2 毕赤酵母表达系统15-16

    5 糖尿病防治的新方向16-17

    5.1 转基因技术16

    5.2 中药提取技术16-17

    5.3 干细胞技术17

    5.4 MicroRNAs与糖尿病17

    6 本论文的特点及革新性17-18

    6.1 运用IMPACT-TWIN系统表达B22D特点与革新性17

    6.2 毕赤酵母表达B27K的特点与革新性17-18

    7 实验设计18-20

    7.1 内含肽介导的人胰岛素B22D表达流程如下图所示18-19

    7.2 人胰岛素B22D的生物制备的设计流程19

    7.3 人胰岛素B27K的生物制备实验的设计流程19-20

    第2章 胰岛素类似物B22D的生物制备20-39

    1 材料和仪器20-21

    1.1 菌株和质粒20

    1.2 主要生化试剂20

    1.3 仪器20-21

    2 策略21-27

    2.1 感受态制备及质粒转化21

    2.2 质粒构建21-24

    2.3 诱导表达24

    2.4 破菌24-25

    2.5 亲和纯化25-26

    2.6 胰蛋白酶酶切实验26

    2.7 HPLC鉴定与纯化26-27

    3. 结果27-37

    3.1 质粒pTWINI-B22D的克隆、鉴定27-28

    3.2 人胰岛素B22D前体融合蛋白的诱导表达及纯化28-30

    3.3 破菌及变复性策略一与策略二的比较30

    3.4 剪切条件的优化30-33

    3.5 人胰岛素B22D胰蛋白酶酶切33-35

    3.6 HPLC-MS鉴定35-36

    3.7 B22D产率计算36-37

    4. 结论与讨论37-39

    4.1 讨论37

    4.2 结论37-39

    第3章 人胰岛素B27K前体的生物制备39-55

    1 材料和仪器39-40

    1.1 菌株39

    1.2 培养基39

    1.3 仪器39

    1.4 其它材料39-40

    2 策略40-45

    2.1质粒DNA大量提取40

    2.2 pPIC9K-B27K转化酵母细胞GS11540-41

    2.3 基因拷贝数筛选41

    2.4 重组质粒pPIC9K-B27K的小量表达41

    2.5 重组质粒pPIC9K-B27K的5L发酵41-42

    2.6 生长曲线及蛋白浓度测定42

    2.7 人胰岛素B27K的纯化42-43

    2.8 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳43-44

    2.9 Hplc鉴定与纯化44-45

    3. 结果45-54

    3.1 高拷贝菌株的筛选45-47

    3.2 发酵工艺的优化47-50

    3.3 人胰岛素B27K前体的制备50-52

    3.4 人胰岛素B27K前体的产率计算52

    3.5 C8柱HPLC分离纯化52-53

    3.6 SRT SEC-150柱HPLC分离纯化53-54

    4 结论与讨论54-55

    4.1 讨论54

    4.2 结论54-55

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