人粒细胞集落刺激因子的基因合成、原核表达与活性研究

人粒细胞集落刺激因子的基因合成、原核表达与活性研究

论文摘要

造血细胞生长因子是细胞因子中的一个重要组成部分,在血细胞生成调节机制中具有重要意义。人粒细胞集落刺激因子(hG-CSF)是一种定向作用于粒系祖细胞的造血生长因子。1991年美国FDA最早批准重组人G-CSF上市,目前我国已批准18家制药企业生产rhG-CSF,批准文号为69个。本文就rhG-CSF的基因合成、克隆、原核表达、生物活性开展工作,通过密码子的全面优化,提高表达量,进一步降低rhG-CSF的生产成本。根据文献报道,成熟hG-CSF含有174个氨基酸残基;根据宿主菌的密码子偏爱性,将人源基因按照宿主密码子偏爱性进行全面优化,并在基因5’上游添加限制性内切酶位点、起始密码子、His-Tag、蛋白酶位点,在基因3’下游添加终止子密码、限制性内切酶位点,拟合成序列全长为597bp,再利用GeneDesign 3.0将拟合成的序列拆分为16条单链寡核苷酸,化学合成后应用两步法进行序列拼接成全长序列。同时利用RT-PCR技术钓取人源G-CSF基因,与化学合成基因按照同样方法克隆到pET23a中,构建表达载体pET-sCSF。将二者转化到含有增强表达效果的E.coli BL21(DE3)宿主中,分别构建成E.coli sCSF、和E.coli hCSF表达菌株。进一步考察IPTG诱导起始时间、诱导持续时间、诱导浓度、培养温度对G-CSF表达量及其在细胞总蛋白所占比重的影响。外源基因表达的最适条件为,接种后37℃培养6h,加入终浓度为40μmol/ml的IPTG,继续诱导培养6h,收获菌体,超声破碎后进行相关检测。合成基因将人源基因中编码Leu的2个CTA、编码Pro的10个CCC、编码Cys的1个TGT、编码Arg的1个AGG的密码子用大肠杆菌细胞内丰沛的密码子CTG、CCG、TGC、CGT替代,外源蛋白的表达量增加21.9%,在菌体中所占比例增加17.2%。且表达的目的蛋白主要以可溶形式存在(90.9%),占上清液总蛋白含量的35.2%。

论文目录

  • 第一章 前言
  • 1.1 粒细胞集落刺激因子(G-CSF)研究简史
  • 1.2 G-CSF的来源和结构
  • 1.3 G-CSF的应用
  • 1.4 本研究目的与意义
  • 第二章 试剂与方法
  • 2.1 试剂和材料
  • 2.2 设备和仪器
  • 2.3 合成单链寡核苷酸的溶解
  • 2.4 基于DA-PCR的单链延伸反应
  • 2.5 基于OE-PCR的双链拼接反应
  • 2.6 质粒DNA的提取方法
  • 2.7 限制性酶切反应
  • 2.8 重组载体连接反应
  • 2.9 重组载体的电击转化
  • 2.10 挑取的阳性克隆提取质粒后进行PCR法鉴定
  • 2.11 总RNA提取
  • 2.12 hG-CSF的cDNA钓取
  • 2.13 表达载体构建
  • 2.14 表达蛋白检测
  • 2.15 蛋白表达量影响因素考察
  • 2.16 成熟蛋白的制备
  • 2.17 生物学活性测定法
  • 第三章 结果与讨论
  • 3.1 G-CSF的氨基酸序列
  • 3.2 编码所使用大肠杆菌密码子频率表
  • 3.3 大肠杆菌偏爱密码子编码的人G-CSF基因
  • 3.4 拟合成序列全长
  • 3.5 单链引物的拆分
  • 3.6 合成方案
  • 3.7 基因合成结果
  • 3.8 人血细胞总RNA提取
  • 3.9 hG-CSF的cDNA钓取结果
  • 3.10 测序载体pUC-CSF的构建与转化
  • 3.11 测序结果
  • 3.12 重组载体pET-CSF构建
  • 3.13 重组载体pET-CSF表达蛋白全菌体检测
  • 3.14 外源蛋白表达量影响因素考察
  • 3.15 密码子选择对表达量的影响
  • 3.16 表达蛋白可溶性分析
  • 3.17 G-CSF的亲和层析与成熟纯化
  • 3.18 G-CSF的Western blot检测
  • 3.19 G-CSF的ELISA检测
  • 3.20 rhG-CSF生物活性检测
  • 第四章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 中文摘要
  • Abstract
  • 相关论文文献

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