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BMP-6是BMPs家族中的一员,是一种调节成骨细胞和成软骨细胞分化的骨诱导因子。在临床上主要应用于脊柱融合、长骨缺损、选择性骨折的修复。有诱骨活性的BMP-6是多二硫键的二聚体,疏水性极强容易聚集沉淀。
本研究目的是采用基因工程的方法,在大肠杆菌中可溶表达具有生物活性的重组入骨形态发生蛋白-6 (rhBMP-6)。我们在实验室前期构建的原核表达载体pET-15b-BMP6,pGEX-5X-BMP6 基础上,通过SDS-PAGE、亲和层析、凝胶过滤层析、离子交换层析、Western Blot、碱性磷酸酶活性分析等生物学技术与方法,筛选出能可溶表达有活性的rhBMP-6的表达载体和宿主菌,优化培养条件,并对融合蛋白进行纯化和诱骨活性分析。现将已完成的工作报告如下:
1、rhBMP-6 几种融合表达载体的构建及表达比较构建了具有MBP、TRX、CBD 融合标签的 rhBMP-6成熟肽的原核表达载体,分别转化大肠杆菌后诱导表达融合蛋白,调整诱导温度和IPTG浓度,分析诱导条件的改变对蛋白表达量和溶解性的影响。结果表明,MBP 能够有效的提高rhBMP6的溶解性,诱导产生的融合蛋白量约占菌体总蛋白30%以上,而且可溶的蛋白占诱导蛋白的80%左右;诱导温度和IPTG浓度的降低对蛋白溶解性影响不大。
2、rhBMP-6 单体的纯化和生物活性的检测MBP-BMP6 融合蛋白经 Amylose 柱亲和纯化,Superdex-75 10/300GL 凝胶排阻层析后达到了电泳纯融合蛋白。Factor Xa 酶切后,再经 DEAE Sepharose FastFlow阴离子交换层析得到纯度达95%以上的单体rhBMP-6蛋白。SDS-PAGE、Western Blot 以及Factor Xa 酶切鉴定rhBMP6的正确表达。对纯化获得的rhBMP-6 单体进行碱性磷酸酶的活性测定,结果证实了:rhBMP-6 单体不具有诱导骨形成的生物活性。
3、MBP-BMP6 融合蛋白二聚体的形成及生物活性的检测pMAL-c2X-BMP6和BL21 trxB-(DE3)菌株组合成功地表达出了MBP-BMP6融合蛋白活性二聚体,并且对诱导条件进行了优化。最优条件是 IPTG 0.3 mM,温度30 ℃,诱导时间 6h;探讨了 XL1-blue,TB1,BL21 trxB-(DE3)三种不同的宿主菌对MBP-BMP6表达及纯化的影响。
综上所述,我们首次利用原核表达系统获得一定纯度有生物活性的可溶的rhBMP6成熟肽融合蛋白,为进一步对BMP6结构和功能的研究提供条件,也为TGF-β家族中有着类似的结构及性质的蛋白质的表达和纯化提供一些有益的启示。