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抑制性谷氨酸门控氯离子通道(Inhibitory glutamate-gated chloride ion channels, IGluCls)属于半胱氨酸环配体门控离子通道超家族(Cys-loop LGIC superfamily)中的阴离子通道,主要分布于无脊椎动物的中枢神经和神经肌肉的连接处,在控制吞咽、运动、感知等方面起关键作用。抑制性谷氨酸门控氯离子通道它是杀虫剂的作用靶标,仅存在于无脊椎动物中,鉴于该靶标的选择性及高效、安全等特点,建立该通道的体外筛选方法,在天然产物库中筛选具有选择毒性的杀虫剂具有广阔的应用前景。本文以黑腹果蝇抑制性谷氨酸门控氯离子通道胞外域(Drosophila melanogaster inhibitory glutamate-gated chloride ion channels,DmIGluCl ECD)为研究对象,进行了DmIGluCl ECD的亚克隆及在大肠杆菌表达系统和毕赤酵母表达系统的表达研究,并对在大肠杆菌中表达的胞外域蛋白进行了纯化。主要结果如下:
(1)DmIGluCl通道由胞外区(Extracellular domain,ECD)、4个跨膜区(transmembrane domain,TM)和胞内区(intracellular domain,ICD)三部分组成。考虑到毕赤酵母表达系统属于真核表达系统,具备翻译后加工等一系列修饰过程,首选其进行表达。首先从本实验室已经构建了的DmIGluClα全长重组质粒中克隆DmIGluClα TM2-TM3环之前的313个氨基酸残基基因片段,与穿梭质粒Ppic9k连接,成功构建了重组载体并成功转化毕赤酵母宿主GS115,利用毕赤酵母表达系统进行表达研究。
(2)扩增了DmIGluClα ECD基因片段,同时与真核表达载体Ppic9k和原核表达载体Pet-28a-c(+)连接,限制性内切酶酶切鉴定及序列测定表明,得到了目标基因的真核及原核表达的阳性重组子,成功构建了重组质粒,并成功转化毕赤酵母GS115和大肠杆菌Rosetta。利用毕赤酵母表达系统和大肠杆菌表达系统进行表达研究。
(3) 进行基因工程菌培养,在大肠杆菌宿主Rosetta中,诱导外源蛋白DmIGluCl ECD的表达,SDS-PAGE分析发现外源蛋白以不可溶的包涵体形式存在于破菌沉淀中。对目标蛋白的诱导条件进行了优化实验。优化结果表明,当诱导剂IPTG添加浓度为0.1mM时, 25℃诱导5 h将获得占菌体总蛋白比例最高的的目标蛋白。经凝胶电泳光密度扫描分析可知,目标蛋白表达量占全菌蛋白的31.02%。
(4)利用3M尿素对包涵体蛋白进行洗涤纯化后,在变性条件下利用Ni2+柱亲和层析方法对DmIGluCl ECD蛋白进行了纯化,获得了纯度为100%的目标蛋白。