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本研体外重构大肠杆菌脂肪酸合成反应,目的是建立一套系统化,无放射污染、适用于大量样品分析的细菌脂肪酸合成系统,用于研究细菌脂肪酸合成多样性以及为类脂A,酰基高丝氨酸内酯等多种脂肪酸衍生物的合成提供前体底物,对针对细菌脂肪酸合成酶的抗生素进行检测。
大肠杆菌酰基载体蛋白(ACP)存在无生物学活性的apo-ACP形式及具有生物活性的holo-ACP形式,其中apo-ACP是由acpP编码,这个蛋白需经holo-ACP合成酶(AcpS)转化为holo-ACP才具有生物活性。本研究采用PCR方法扩增得到大肠杆菌酰基载体蛋白基因(acpP)、holo-ACP合成酶基因(acpS)连接到pBAD24、pBAD34及pET28b载体,构建一系列表达质粒,并转化大肠杆菌BL21(DE3)或DH5α株,得到四个holo-ACP表达菌株,并用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳对这些表达菌株进行表达检测,发现各表达菌holo-acp的表达量均超过常用菌株DK574,通过比较它们所表达holo-ACP的总量及纯度,挑选最优菌株用于holo-ACP的表达纯化,利用UNOsphere Q阴离子交换层析从这一菌株培养物中分离纯化到了高纯度的holo-ACP。
同时采用PCR方法扩增克隆大肠杆菌脂肪酸合成酶基因(fabA、fabB、fabD、fabG、fabH、fabI、fabZ),分别连接pET28b表达载体,并分别转化大肠杆菌BL21(DE3)株,得到各大肠杆菌脂肪酸合成酶表达菌株。对各表达菌株进行SDS-PAGE检测,发现各脂肪酸合成酶都得到过量表达,利用Ni-NTA琼脂糖从各个表达菌培养物中纯化得到各脂肪酸合成酶。
利用哈氏弧菌脂酰ACP合成酶,以纯化得到的holo-ACP及不同链长或带有不同基团的脂肪酸作为底物,合成各种不同的脂酰ACP,为脂肪酸合成反应提供体前体底物。利用非变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳对不同的脂酰ACP进行检测,由于不同的脂酰ACP的迁移率不同,在凝胶上能明显区分不同脂酰ACP的条带。体外重构大肠杆菌脂肪酸合成反应,在体外向一定的反应缓冲体系中按次序加入各种纯化得到的脂肪酸合成酶以及相应的辅因子以holo-ACP或脂酰ACP作为底物,合成各种脂酰ACP,反应后进行电泳检测,通过比较特征条带是否形成判断脂肪酸合成反应是否进行。
本研究用大肠杆菌脂肪酸合成体系验证了多个不同细菌的脂肪酸合成酶,其中包括丙酮丁醇梭菌FabF,FabZ,青枯劳尔氏菌FabG,以及粪肠球菌FabN,同时对两种针对脂肪酸合成酶的抗生素进行检测试验,实验结果表明本系统能用于脂肪酸合成酶的鉴定及相应抗生素的检测。