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海藻糖被认为是生物体抵御胁迫环境的应激代谢产物,对细胞膜、蛋白质和核酸等生物大分子有卓越的保护作用,能明显提高生物的抗逆能力。海藻糖的保护机理和生物代谢途径一直是研究的热点。我们最近首次在衣藻中检测到了海藻糖的存在。本实验从衣藻中克隆到海藻糖水解酶同源基因(trehalase gene,以下简称treh)的cDNA序列,并将该基因在大肠杆菌中诱导表达,对其重组蛋白产物的酶活鉴定证实其具有海藻糖水解酶活性。本研究的结果填补了衣藻在海藻糖研究方面的空白。
本论文的主要内容及结果如下:
1.提取衣藻RNA反转录成cDNA,利用PCR技术克隆得到衣藻的treh,通过限制性内切酶位点EcoR Ⅰ和Baratt Ⅰ将其连接到克隆载体puC19上,得到载体pUC-treh,测序得到treh的cDNA序列。
2.生物信息学分析表明衣藻Treh与水稻、拟南芥、大豆的海藻糖水解酶具有较高的同源性。
3.利用上述双酶切位点构建了大肠杆菌表达载体pET32a-treh.
4.用IPTG在大肠杆菌中成功诱导表达衣藻treh,该基因的重组蛋白在大肠杆菌中主要以包涵体的形式存在。
5.收集目的蛋白包涵体,经过变性和复性处理得到有功能的Treh蛋白。但样品中存在杂蛋白干扰。
6.进一步利用表达载体pET32a上带有的His-tag标签对复性的目的蛋白用镍柱进行二次纯化,去除杂蛋白。再对得到的纯Treh蛋白进行透析,酶活鉴定表明其具有海藻糖水解酶活性,比活力达到80.4U/mg protein。
7.实验证明咪唑会导致Treh的酶活性完全被抑制,必须通过透析去除后才能使蛋白恢复活性。而0.05mM EDTA和1mM的Mg<2+>对其活性无影响。
综上所述,本实验成功从衣藻中克隆到预测的海藻糖水解酶基因treh,其在大肠杆菌中表达的产物被证实具有海藻糖水解酶活性。