CN112725295A - 一种重组型超氧化物歧化酶及其编码基因和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机物分离纯化领域,具体涉及一种重组型超氧化物歧化酶(简称重组型SOD)及编码所述重组型SOD的基因和相关的表达载体、转基因细胞系和宿主菌,以及所述重组型SOD的制备方法,所述重组型SOD的氨基酸序列如序列表中SEQ ID NO.4所示,所述编码重组型SOD的基因的基因序列如序列表中SEQ ID NO.3所示。本发明所述重组型SOD经试验检验,具有极好的热稳定性、极好的酸碱耐受性和较好的常用防腐剂耐受性,可以广泛应用于医药、化妆品和食品领域。
Description
技术领域
本发明属于有机物分离纯化领域,具体涉及一种重组型超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)及其编码基因和制备方法。
背景技术
自由基自1900年MosesGomberg发现它与生命活动密切相关后,已经成为生命科学的研究热点。1956年由Denham Harman根据射线损伤存在自由基增加的现象,将自由基的概念引入生命科学,提出自由基衰老假说。在正常生命过程中,体内的自由基为维持生命活动不断产生,但也在不断被清除,使自由基维持正常水平。自由基过多会导致多种疾病,如肿瘤、动脉粥样硬化、心肌梗塞、糖尿病、白内障、炎症、缺氧或缺血性损伤、脑卒中、溃疡和老年斑等。自由基的产生是引起或加剧发炎症状最主要的原因。中性粒细胞具有吞噬和杀灭细菌的功能,在机体内起着重要的防御作用,但在抗感染过程中释放大量自由基。首先当中性粒细胞被激活时,细胞膜上的NADPH氧化酶也被激活,将还原型NADPH的一个电子传递给氧分子而形成O2 -,大量中性粒细胞的趋化、激活产生大量的氧自由基,过剩的氧自由基如不能及时分解则会渗入细胞周围,破坏正常细胞,从而使炎症加剧。
根据与酶活性中心结合的金属离子的不同,超氧化物歧化酶SOD主要可分为三种:Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和Fe-SOD。Cu/Zn-SOD分布最广,主要存在于真核细胞的细胞质中。Mn-SOD在真核生物以及原核生物的线粒体中都有。Fe-SOD主要存在于原核生物中。SOD广泛存在于生物体的各个组织中,能够有效的清除氧自由基,治疗炎症。其中性质最为稳定,毒性最小的是Mn-SOD。
在正常生理条件下,大约有2%的氧在线粒体中生成活性氧自由基。生命的进化使细胞发展了有效的抗氧化防御机制,各种抗氧化酶是一个重要的防御体系,如广泛分布的SOD就起着重要的防御作用。活性氧的产生能刺激抗氧化防御机制增高活性以对抗活性氧的伤害,但是活性氧一旦生成过快过量还是会受到伤害,从而产生炎症等各种疾病,过度损伤的细胞将通过凋亡机制被清除以维持机体的正常生命活动。而位于线粒体的Mn-SOD正是去除氧自由基的第一道防线,它的活性影响到氧自由基的清除效率和细胞的炎症的消退效率。
尽管SOD已经被证明具有非常好的功效,但是目前还很难有实际的应用,主要是由于SOD在耐高温、耐酸碱性、耐防腐剂等方面存在一定缺陷,极大的限制了SOD在医药、化妆品和食品领域的发展和应用。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术问题的不足,提供了一种新的重组型超氧化物歧化酶及其编码基因和制备方法。
为了实现上述发明的一方面的目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供一种重组型超氧化物歧化酶,其氨基酸序列为序列表中SEQ ID NO.4所示的氨基酸序列。
重组型超氧化物歧化酶,简称重组型SOD。
为了实现上述发明的又一方面的目的,本发明提供以下技术方案:
一种编码所述重组型超氧化物歧化酶的基因,其基因序列为序列表中SEQ IDNO.3所示的DNA序列。
为了实现上述发明的又一方面的目的,本发明提供以下技术方案:
本发明还提供含有所述编码重组型超氧化物歧化酶的基因的有机体,所述有机体包括表达载体、转基因细胞系和宿主菌,所述表达载体包括重组质粒,所述宿主菌包括甘油菌,所述转基因细胞系通过将重组质粒转化至目的细胞后得到,所述目的细胞为大肠杆菌的感受态细胞。
根据本发明的另一方面,本发明还提供了一种所述重组型超氧化物歧化酶的制备方法,所述重组型超氧化物歧化酶的氨基酸序列如SEQIDNO.4所示的,所述制备方法具体为通过所述编码重组型超氧化物歧化酶的基因(如SEQIDNO.3所示的DNA序列)的表达,以及后续离心洗脱的纯化操作,得到纯化的重组型超氧化物歧化酶。
本发明与现有技术相比,其有益效果主要体现在:本发明提供了一种重组型超氧化物歧化酶,编码重组型超氧化物歧化酶的基因,以及重组型超氧化物歧化酶的制备方法。本发明的重组型超氧化物歧化酶经试验检验,具有极好的热稳定性、极好的酸碱耐受性和较好的常用防腐剂耐受性,可以广泛应用于医药、化妆品和食品领域。
附图说明
图1是PCR产物的电泳结果示意图;
图2是重组型SOD的耐热稳定性图;
图3是重组型SOD的酸碱耐受性图;
图4是重组型SOD对醋酸氯己定的耐受性图;
图5是重组型SOD对羟苯甲酯的耐受性图;
图6是重组型SOD对羟苯乙酯的耐受性图;
图7是重组型SOD对苯氧乙醇的耐受性图;
图8是重组型SOD对苯氧乙醇+辛甘醇的耐受性图;
图9是重组型SOD对甲基异噻唑啉酮MIT的耐受性图;
其中,M型SOD为本发明制备的重组型SOD,W型SOD为野生SOD。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例重组型超氧化物歧化酶的制备
1.高产突变型耐高温SOD菌株获得
以嗜热菌HB27(购自美国ATCC细胞库)中编码SOD的基因为模版,以如下引物序列进行PCR扩增得到目的基因:
正向引物:5’-AAGAATTCATGCCGTACCCGTTCAAGCT-3’(SEQ ID NO.1)
反向引物:5’-CTGTCGACTCAGGCTTTGTTGAAGAAC-3’(SEQ ID NO.2);
PCR体系:
PCR反应程序:98℃10min预变性;98℃30sec高温变性,55℃30sec退火,72℃1min延伸,循环30次;最后72℃1min彻底延伸后10℃保温使反应物扩增充分;
用回收试剂盒(购自生工生物工程上海(股份)有限公司)回收扩增产物,用酶(EcoRI和SalI)双酶切,并连接到用同样酶双酶切的质粒载体pET28a(+)(购自生工生物工程上海(股份)有限公司)中;
酶切质粒载体体系:
酶切目的片段体系:
连接体系为质粒载体(1μL),目的片段(4μL),等量的SolutionI(5μl),16℃连接3h后得到连接产物重组质粒,进行转化至感受态大肠杆菌BL21(DE3)(购自生工生物工程上海(股份)有限公司)的操作;
将10μL连接产物转入BL21(DE3)中,冰上放置30分钟,42℃热激处理90s,冰上放置2分钟,入500μL无抗LB,37℃摇床,200rpm,孵育40min;划平板(卡那抗性)倒置培养13h;挑取单克隆装入有10μL的无菌水的Ep管中,进行PCR筛选:
PCR筛选体系:
PCR反应程序::94℃ 10min预变性;94℃ 30sec高温变性,55℃ 30sec退火,72℃1min延伸,循环30次;最后72℃ 1min彻底延伸后10℃保温使反应物扩增充分;
PCR产物通过目的条带的有无和大小,判断目的基因是否成功连接于载体,做了四组对照,电泳结果如图1所示,条带位置符合预期。经筛选,并测序鉴定,获得高产突变型耐高温SOD(以下简称重组型SOD)的菌株,重组型SOD编码基因的具体核苷酸测序序列为:
1ATGCCGTACCCGTTCAAGCTTCCTGACCTAGGCTACCCCTACGAGGCCCTCGAGCCCCAC
61ATTGACGCCAAGACCATGGAGATCCACCACCAGAAGCACCACGGGGCCTACGTGACGAAC
121CTCAACGCCGCCCTGGAGAAGTACCCCTACCTCCACGGGGTGGAGGTGGAGGTCCTCCTG
181AGGCACCTCGCCGCCCTTCCCCAGGACATCCAGACCGCCGTGCGCAACAACGGGGGCGGG
241CACCTGAACCACAGCCTCTTCTGGAGGCTCCTCACCCCCGGGGGGGCCAAGGAGCCCGTG
301GGGGAGCTGAAGAAGGCCATTGACGAGCAGTTCGGGGGCTTCCAGGCCCTCAAGGAGAAG
361CTCACCCAGGCGGCCATGGGCCGGTTCGGCTCGGGCTGGGCCTGGCTCGTGAAGGACCCC
421TTCGGCAAGCTCCACGTCCTCTCCACCCCCAACCAAGACAACCCCGTGATGGAGGGCTTC
481ACCCCCATCGTGGGCATTGACGTCTGGGAGCACGCCTACTACCTCAAGTACCAGAACCGC
541CGGGCCGATTACCTCCAGGCCATCTGGAACGTCCTCAACTGGGACGTGGCCGAGGAGTTC
601TTCAATAAAGCCTGA(SEQ ID NO.3)
2.重组型SOD的表达
以甘油菌为宿主菌进行重组型SOD的表达示例,但本发明的重组型SOD的表达路径不限于甘油菌:
(1)甘油菌划平板,挑阳性菌;
(2)试管培养:5mL LB液体培养基,培养基中挑入阳性克隆菌落,卡那霉素终浓度50μg/mL,37℃,220rpm,培养10h;
(3)大瓶培养:1L LB培养基15瓶,每瓶加入上一步培养好的菌液0.5mL,卡那霉素终浓度50μg/mL,37℃,220rpm,培养4-5h;
(4)培养至OD600约为0.8时加入诱导剂IPTG至终浓度为500μM,再培养6h后停止,离心收集菌体。
甘油菌表达的重组型SOD可以通过下述纯化工艺,得到纯化的重组型SOD。
3.重组型SOD的纯化
(1)将离心后的菌体,溶于Lysis Buffer(50mM Tris-HCl,200mM NaCl,pH8.0),菌体在400W超声波下超声破碎,超声总时间为30min;
(2)12000rpm,4℃,离心50min;
(3)上清液经过镍柱上样纯化,用Ni-Elution Buffer(50mM Tris-HCl,250mMImidazole,pH8.0)洗脱;
(4)洗脱液经过Source 15Q 20mL阴离子交换柱纯化,用Qb Buffer(50mM Tris-HCl,1M NaCl,pH8.0)洗脱;
(5)洗脱液通过30KD超滤离心管进行浓缩;
(6)浓缩后的蛋白经过Superdex200 24mL分子筛纯化,得到纯化的重组型SOD。
纯化后的重组型SOD的氨基酸序列为:
1MPYPFKLPDLGYPYEALEPHIDAKTMEIHHQKHHGAYVTNLNAALEKYPYLHGVEVEVLL
61RHLAALPQDIQTAVRNNGGGHLNHSLFWRLLTPGGAKEPVGELKKAIDEQFGGFQALKEK
12ILTQAAMGRFGSGWAWLVKDPFGKLHVLSTPNQDNPVMEGFTPIVGIDVWEHAYYLKYQNR
181RADYLQAIWNVLNWDVAEEFFNKA(SEQ ID N0.4)。
以下通过具体的试验,检测本发明制备得到的重组型超氧化物歧化酶的理化性质,并与野生型SOD(购自sigma公司)的理化性质进行对比:
对比例:
对比例1.耐热性试验:
将重组型SOD在不同温度保温孵育1小时后,测定SOD酶活性,与野生型SOD在不同温度下的酶活性进行对照,结果如图2所示,从中可以看出,野生型SOD在温度高于60℃后酶活性呈现急剧下降的趋势,在70℃时相对酶活下降至40%,而本发明提供的重组型SOD在温度达到90℃时依然保持93%的相对酶活,具有极好的热稳定性。
对比例2.pH耐受性试验:
将重组型SOD在不同pH值下室温孵育1小时后,测定SOD酶活性,与野生型SOD在不同pH值下的酶活性进行对照,结果如图3所示,从中可以看出,野生型SOD在pH高于9以上后呈现急剧下降的趋势,在pH为11时相对酶活下降至65%,在pH为12时相对酶活进一步下降至20%以下,而本发明提供的重组型SOD在pH 4-12的范围内均能够保持90%以上的相对酶活,具有极好的酸碱耐受性。
试验例:
试验例1.常见的防腐剂的耐受性试验:
将重组型SOD在6种不同的防腐剂中室温孵育1小时,与室温下未加防腐剂的重组型SOD进行对照,结果如图4-9中所示,从中可以看出,本发明提供的重组型SOD在醋酸氯己定含量为0.06%时具有80%的相对酶活,在羟苯甲酯含量为0.20%时或在羟苯乙酯含量为0.15%时均具有90%以上的相对酶活,在苯氧乙醇含量为1.0%、或苯氧乙醇和辛甘醇的含量为1.0%、或MIT的含量为0.020%时均具有100%以上的相对酶活,因此本发明提供的重组型SOD具有较好的防腐剂耐受性。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (4)
1.一种重组型超氧化物歧化酶,其特征在于,其氨基酸序列如SEQ ID N0.4所示:
1MPYPFKLPDLGYPYEALEPHIDAKTMEIHHQKHHGAYVTNLNAALEKYPYLHGVEVEVLL
61RHLAALPQDIQTAVRNNGGGHLNHSLFWRLLTPGGAKEPVGELKKAIDEQFGGFQALKEK
12ILTQAAMGRFGSGWAWLVKDPFGKLHVLSTPNQDNPVMEGFTPIVGIDVWEHAYYLKYQNR
181RADYLQAIWNVLNWDVAEEFFNKA。
2.一种编码权利要求1所述重组型超氧化物歧化酶的基因,其特征在于,其基因序列如SEQIDNO.3所示:
1ATGCCGTACCCGTTCAAGCTTCCTGACCTAGGCTACCCCTACGAGGCCCTCGAGCCCCAC
61ATTGACGCCAAGACCATGGAGATCCACCACCAGAAGCACCACGGGGCCTACGTGACGAAC
121CTCAACGCCGCCCTGGAGAAGTACCCCTACCTCCACGGGGTGGAGGTGGAGGTCCTCCTG
181AGGCACCTCGCCGCCCTTCCCCAGGACATCCAGACCGCCGTGCGCAACAACGGGGGCGGG
241CACCTGAACCACAGCCTCTTCTGGAGGCTCCTCACCCCCGGGGGGGCCAAGGAGCCCGTG
301GGGGAGCTGAAGAAGGCCATTGACGAGCAGTTCGGGGGCTTCCAGGCCCTCAAGGAGAAG
361CTCACCCAGGCGGCCATGGGCCGGTTCGGCTCGGGCTGGGCCTGGCTCGTGAAGGACCCC
421TTCGGCAAGCTCCACGTCCTCTCCACCCCCAACCAAGACAACCCCGTGATGGAGGGCTTC
481ACCCCCATCGTGGGCATTGACGTCTGGGAGCACGCCTACTACCTCAAGTACCAGAACCGC
541CGGGCCGATTACCTCCAGGCCATCTGGAACGTCCTCAACTGGGACGTGGCCGAGGAGTTC
601TTCAATAAAGCCTGA。
3.含有权利要求2所述编码重组型超氧化物歧化酶的基因的有机体,其特征在于,所述有机体包括表达载体、转基因细胞系和宿主菌,所述表达载体包括质粒载体,所述宿主菌包括甘油菌,所述转基因细胞系通过将重组质粒转化至目的细胞后得到,所述目的细胞为大肠杆菌的感受态细胞。
4.一种根据权利要求1所述重组型超氧化物歧化酶的制备方法,其特征在于,通过权利要求2所述编码重组型超氧化物歧化酶的基因的表达获得所述重组型超氧化物歧化酶。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210430 |
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