本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域,特別涉及植物作為宿主在表達(dá)溶血蛋白中的應(yīng)用。
背景技術(shù):
t-pa(組織型纖溶酶原激活劑),tnkase(替奈譜酶),r-pa(瑞替譜酶)是fda批準(zhǔn)治療心血管疾病,急性大體積肺栓塞以及心肌梗死的最佳藥物。其中,t-pa是治療急性中風(fēng)的唯一有效藥物。tnkase是t-pa的多點(diǎn)變異體,主要是治療急性心肌梗塞。r-pa是t-pa的缺失突變體,這些突變導(dǎo)致半衰期延長(zhǎng),從而使瑞替普酶可用靜脈注射法給藥,適用于急性心肌梗急性心肌梗死、肺栓塞、缺血性腦卒中等。商業(yè)化t-pa以及tnkase主要是利用中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞(cho)生產(chǎn),r-pa是利用重組大腸桿菌生產(chǎn)。
現(xiàn)階段有利用動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)t-pa(組織型纖溶酶原激活劑),tnkase(替奈譜酶)的報(bào)道。但是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要價(jià)格昂貴的培養(yǎng)液,嚴(yán)格的廠房條件,操作復(fù)雜,時(shí)間周期至少兩周,而且動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)能力低,造成成本極高。有時(shí)候動(dòng)物細(xì)胞所帶的病毒可以侵染人類,造成安全性低。
現(xiàn)階段有利用大腸桿菌生產(chǎn)r-pa(瑞替譜酶)的專利。但是大腸桿菌是低等生物,不能進(jìn)行表達(dá)后的蛋白修飾過(guò)程。而且表達(dá)產(chǎn)品大多為包涵體形式,沒(méi)有生物活性。蛋白復(fù)性過(guò)程操作復(fù)雜,使得最終純化產(chǎn)品生產(chǎn)能力低,造成成本極高。
以細(xì)菌作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)重組蛋白具有快速以及高產(chǎn)的特點(diǎn),但由于細(xì)菌屬于原核生物,不具備真核生物的蛋白質(zhì)合成與加工系統(tǒng),而一些蛋白質(zhì)的生物活性是依靠蛋白質(zhì)的修飾來(lái)達(dá)到的,所以,它的應(yīng)用受到了限制。而且好多在細(xì)菌中表達(dá)的蛋白是以包涵體形式存在,變性復(fù)性過(guò)程都極大的增加了成本。利用動(dòng)物細(xì)胞,如cho,表達(dá)人體醫(yī)用蛋白活性比較高,但是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的成本極高,大規(guī)模生產(chǎn)需要巨大的投資,對(duì)廠房的要求極高,而且動(dòng)物細(xì)胞如果污染病毒,可以侵染人類,造成安全隱患。由于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不易,造成其生產(chǎn)的重組蛋白價(jià)格昂貴,在醫(yī)藥上的應(yīng)用也受到限制。因而急需一個(gè)高效、安全的表達(dá)系統(tǒng)來(lái)滿足巨大的市場(chǎng)需求。
利用植物系統(tǒng),比如煙草,生產(chǎn)重組蛋白具有表達(dá)水平高,生產(chǎn)的重蛋白具有活性,生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢(shì),但是煙草含有尼古丁,煙堿,各種有毒酚類物質(zhì),造成下游純化工藝?yán)щy,不易純化,成本高本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明提供植物作為宿主在表達(dá)溶血蛋白中的應(yīng)用。本發(fā)明采用水稻儲(chǔ)藏醇溶谷蛋白gt13a為胚乳特異性表達(dá)的啟動(dòng)子和信號(hào)肽,采用農(nóng)桿菌作為轉(zhuǎn)基因載體,采用粳稻品種臺(tái)北309種子成熟的胚乳為遺傳轉(zhuǎn)化的受體,采用雙農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法,將t-pa、tnkase或r-pa分別導(dǎo)入水稻種子中,獲得的轉(zhuǎn)基因水稻種子重組蛋白具有溶栓活性。本發(fā)明所得的重組人溶血蛋白具有表達(dá)體系穩(wěn)定、表達(dá)效率高、成本低,規(guī)?;a(chǎn)容易、生物活性高、無(wú)病原菌污染等優(yōu)點(diǎn)??梢源笠?guī)模生產(chǎn)來(lái)滿足市場(chǎng)需求。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供了植物作為宿主在表達(dá)溶血蛋白中的應(yīng)用。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述溶血蛋白選自t-pa、tnkase或r-pa。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述植物選自水稻、小麥、大豆、玉米、煙草或高粱。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,本發(fā)明提供了水稻種子作為宿主在表達(dá)t-pa(組織型纖溶酶原激活劑)中的應(yīng)用。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,本發(fā)明提供了植物種子尤其是水稻種子作為宿主在表達(dá)tnkase(替奈譜酶)或r-pa(瑞替譜酶)中的應(yīng)用。
種子表達(dá)體系是目前規(guī)模化生產(chǎn)較為成熟的表達(dá)體系之一。種子能夠提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境,使重組蛋白表達(dá)積累到一個(gè)較高水平;同時(shí),種子是最佳的“天然容器”,重組蛋白在常溫下儲(chǔ)藏2~3年而不喪失生物活性,并且由于重組蛋白貯藏在一個(gè)很小的空間,產(chǎn)品運(yùn)輸十分便利。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述植物的器官為種子、葉片或根莖。
較好的種子表達(dá)體系是利用水稻進(jìn)行表達(dá)和生產(chǎn)。水稻是我國(guó)乃至亞洲的主要糧食作物,亞洲種植面積占全球的92%;在我國(guó)具有5000多年的栽培歷史,我國(guó)種植面積為4.4億畝,產(chǎn)量占世界水稻產(chǎn)量的31%,水稻學(xué)名為oryzasatival.sp,俗名為水稻,水稻屬于禾本科、稻屬,兩個(gè)為栽培種即亞洲栽培稻oryza.sativa和非洲栽培oryza.glaberrima,普通栽培稻(oryzasativa)可以種植。在栽培稻種又分為秈稻和粳稻兩個(gè)亞種。臺(tái)北309是我國(guó)臺(tái)灣育成的品種。在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中所述水稻的品種為粳稻品種臺(tái)北309。
本發(fā)明還提供了一種表達(dá)載體,包括雙元植物載體以及上述應(yīng)用中的溶血蛋白的核苷酸序列。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述載體包括包含目的基因的農(nóng)桿菌和包含標(biāo)記基因的農(nóng)桿菌。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述標(biāo)記基因?yàn)槌泵顾亓姿徂D(zhuǎn)移酶基因。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述載體為農(nóng)桿菌lba4404。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述表達(dá)載體的構(gòu)建方法包括如下步驟:
步驟1:分別將t-pa、tnkase或r-pa的密碼子優(yōu)化為水稻密碼子,獲得優(yōu)化后的序列,分別記為優(yōu)化后的t-pa核苷酸序列、優(yōu)化后的tnkase核苷酸序列或優(yōu)化后的r-pa核苷酸序列;
所述優(yōu)化后的t-pa核苷酸序列如seqidno.2所示;
所述優(yōu)化后的tnkase核苷酸序列如seqidno.4所示;
所述優(yōu)化后的r-pa核苷酸序列如seqidno.6所示。
步驟2:在所述優(yōu)化后的t-pa核苷酸序列、優(yōu)化后的tnkase核苷酸序列或優(yōu)化后的r-pa核苷酸序列的5’末端分別加入mlyl限制性酶切位點(diǎn),在3’末端分別加入xhol限制性酶切位點(diǎn),克隆到puc57載體中,分別獲得克隆載體puc-tpa、puc-tnkase或puc-rpa;
步驟3:通過(guò)mlyl/xhol從分別所述puc-tpa,puc-tnkase或puc-rpa克隆載體中獲得基因片段tpa、tnkase或r-pa,并克隆至雙元植物載體pcam-gt13a中,獲得表達(dá)載體pcam-tpa、pcam-tnkase或pcam-rpa。
具體的,本發(fā)明提供的表達(dá)載體的構(gòu)建方法具體為:
基于drugbank(t-pa,accessionno:db00015;r-pa,accessionno:db00015以及tnkase,accessionno:d6070)全長(zhǎng)氨基酸序列,通過(guò)反翻譯軟件,并且將密碼子優(yōu)化為水稻密碼子(見(jiàn)氨基酸序列如seqidno.1、seqidno.3、seqidno.5所示以及優(yōu)化的dna序列如seqidno.2、seqidno.4、seqidno.6所示)。將限制性位點(diǎn)mlyl以及xhol位點(diǎn)分別添加到優(yōu)化序列片段的5'末端以及3'末端,由南京金斯瑞生物科技有限公司合成,克隆到puc57載體中(圖1),得到克隆載體puc-tpa,puc-tnkase以及puc-rpa。通過(guò)mlyl以及xhol從puc-tpa,puc-tnkase以及puc-rpa中分離出tpa,tnkase,以及r-pa基因片段,并克隆入植物雙元載體pcam-gt13a中,以生成植物表達(dá)載體pcam-tpa,pcam-tnkase以及pcam-rpa(圖2)。隨后將植物表達(dá)載體通過(guò)multiporator(eppendorf,hamburg,germany)電穿孔轉(zhuǎn)化到根癌土壤桿菌lba4404中,用于水稻種子成熟胚愈傷組織的基因轉(zhuǎn)化。
本發(fā)明還提供了所述的表達(dá)載體在表達(dá)溶血蛋白中的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供了一種植物作為宿主表達(dá)溶血蛋白的方法,以植物作為遺傳轉(zhuǎn)化的受體,采用載體介導(dǎo)的遺傳共轉(zhuǎn)化方法,通過(guò)表達(dá)載體將溶血蛋白的基因?qū)胫参镏?,使基因重組后的植物表達(dá)蛋白,獲得重組溶血蛋白。
具體的,本發(fā)明提供的方法是以水稻的種子成熟胚誘導(dǎo)的愈傷組織作為遺傳轉(zhuǎn)化的受體,采用載體介導(dǎo)的遺傳共轉(zhuǎn)化方法,將t-pa、tnkase或r-pa基因?qū)胨局?,使基因重組后的水稻種子表達(dá)重組人溶血蛋白。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述表達(dá)載體包括雙元植物載體以及上述應(yīng)用中的溶血蛋白的核苷酸序列。在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述載體包括包含目的基因的農(nóng)桿菌和包含標(biāo)記基因的農(nóng)桿菌。在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述標(biāo)記基因?yàn)槌泵顾亓姿徂D(zhuǎn)移酶基因。在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述載體為農(nóng)桿菌lba4404。在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述表達(dá)載體的構(gòu)建方法包括如下步驟:
步驟1:分別將t-pa、tnkase或r-pa的密碼子優(yōu)化為水稻密碼子,獲得優(yōu)化后的序列,分別記為優(yōu)化后的t-pa核苷酸序列、優(yōu)化后的tnkase核苷酸序列或優(yōu)化后的r-pa核苷酸序列;所述優(yōu)化后的t-pa核苷酸序列如seqidno.2所示;所述優(yōu)化后的tnkase核苷酸序列如seqidno.4所示;所述優(yōu)化后的r-pa核苷酸序列如seqidno.6所示。步驟2:在所述優(yōu)化后的t-pa核苷酸序列、優(yōu)化后的tnkase核苷酸序列或優(yōu)化后的r-pa核苷酸序列的5’末端分別加入mlyl限制性酶切位點(diǎn),在3’末端分別加入xhol限制性酶切位點(diǎn),克隆到puc57載體中,分別獲得克隆載體puc-tpa、puc-tnkase或puc-rpa;步驟3:通過(guò)mlyl/xhol從分別所述puc-tpa,puc-tnkase或puc-rpa克隆載體中獲得基因片段tpa、tnkase或r-pa,并克隆至雙元植物載體pcam-gt13a中,獲得表達(dá)載體pcam-tpa、pcam-tnkase或pcam-rpa。作為優(yōu)選,所述溶血蛋白選自t-pa、tnkase或r-pa。作為優(yōu)選,所述植物選自水稻、小麥、大豆、玉米、煙草或高粱。作為優(yōu)選,所述植物的器官為種子、葉片或根莖。作為優(yōu)選,所述水稻的品種為粳稻品種臺(tái)北309。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述遺傳共轉(zhuǎn)化方法包括如下步驟:
步驟1:獲得所述植物誘導(dǎo)的愈傷組織20~30d;
步驟2:通過(guò)所述載體轉(zhuǎn)染所述表達(dá)載體,在含有50μg/ml的潮霉素b的選擇培養(yǎng)基上篩選抗性愈傷組織45d;
步驟3:將所述愈傷組織分化成幼小植株,然后將所述幼小植株轉(zhuǎn)到生根培養(yǎng)基上,誘導(dǎo)15~20d。
在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述遺傳共轉(zhuǎn)化方法包括如下步驟:
步驟1:獲得種子成熟胚誘導(dǎo)的愈傷組織20~30d;
步驟2:取農(nóng)桿菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)染,在含有50μg/ml的潮霉素b的選擇培養(yǎng)基上篩選抗性愈傷組織45d;
步驟3:將所述愈傷組織分化成幼小植株,然后將所述幼小植株轉(zhuǎn)到生根培養(yǎng)基上,誘導(dǎo)15~20d。
將上述成型的完整的植株,轉(zhuǎn)到溫室生長(zhǎng)發(fā)育成熟的種子,此為含有溶血蛋白的t1種子。
具體的,遺傳共轉(zhuǎn)化方法為:
種子成熟胚誘導(dǎo)的愈傷組織:水稻品種臺(tái)北309種子,脫去谷殼后,經(jīng)20%次氯酸鈉消毒20min,經(jīng)無(wú)菌水漂洗3次,每次10min,然后放在愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基上經(jīng)20~30d的誘導(dǎo),產(chǎn)生愈傷組織。將0.5μg的質(zhì)粒pospmp105和0.5μg具有選擇性標(biāo)記質(zhì)粒pospmp5的dna放入愈傷組織中,在室溫(20~25℃)下反應(yīng)30min,用酒精洗三次,然后采用農(nóng)桿菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)染,目的基因和選擇性標(biāo)記基因載體隨機(jī)整合到臺(tái)北309愈傷組織的細(xì)胞中。在含有50μg/ml的潮霉素b的選擇培養(yǎng)基上經(jīng)45d的篩選,繼續(xù)生長(zhǎng)的愈傷組織為抗潮霉素b的陽(yáng)性愈傷組織。將潮霉素b抗性的愈傷組織轉(zhuǎn)移到再生培養(yǎng)基上,在光照下經(jīng)20d左右的誘導(dǎo),愈傷組織分化成綠色的小植株,然后將幼小植株轉(zhuǎn)到生根培養(yǎng)基上,經(jīng)15~20d的誘導(dǎo),形成完整的植株,最后轉(zhuǎn)到溫室生長(zhǎng)發(fā)育成熟的種子。此為t1種子。
當(dāng)t1種子收獲后,從水稻成熟胚乳中提取蛋白。轉(zhuǎn)基因水稻樣品用攪拌器攪拌,并用體積比為1:1比例的提取緩沖液(100mmkpi,ph7.8;5mmedta;10mmβ-巰基乙醇)攪拌機(jī)中高速勻漿1~2min。將勻漿物調(diào)節(jié)至ph為8.0,用紗布過(guò)濾,過(guò)濾物在4℃以10,000g離心15min以除去細(xì)胞碎片。收集上清液,與硫酸銨(50%)混合,并在冰上搖動(dòng)孵育60min。通過(guò)離心機(jī)(10,000g)在4℃下再次分離15min。將得到的上清液進(jìn)行第二輪硫酸銨(70%)沉淀,冰上搖動(dòng)懸浮60min,再次在4℃下以10,000g離心15min。然后,棄去上清液,將處理樣品沉淀蛋白質(zhì)溶于5ml緩沖液(20mmkpi,ph7.8;2mmedta;10mmβ-巰基乙醇)中并在-20℃下儲(chǔ)存。取樣品(5μl)熱變性(95℃)加載緩沖液(biorad,hercules,ca,usa)在4~12%
克隆了雙元植物表達(dá)載體pcam-tpa,pcam-tnkase以及pcam-rpa。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)方法,成功的獲得t-pa,tnkase以及r-pa的轉(zhuǎn)基因植株。重組蛋白經(jīng)過(guò)sds-page分離(圖3)。在泳道中觀察到t-pa,tnkase以及r-pa分子量大約為55,55,40kda的條帶。在陽(yáng)性對(duì)照泳道中有對(duì)應(yīng)條帶,符合對(duì)重組蛋白大小的預(yù)期。
經(jīng)纖維蛋白溶解活性測(cè)定:將瓊脂糖(0.2g)置于40ml的磷酸鹽緩沖鹽水(1xpbs)中,通過(guò)在微波中煮沸然后冷卻至約40℃。凝膠固化之前,將32mg人纖維蛋白原(sigma-aldrich,st.louis,mo,usa),10單位人纖溶酶原(rpeptidellc,bogart,ga,usa)和10單位人類凝血酶(biopharmlaboratoriesllc,bluffdale,ut,usa)加入到凝膠中并輕微旋轉(zhuǎn)混合以防止引入氣泡。然后將混合物倒入培養(yǎng)皿中并使其在室溫下固化。隨后在固化凝膠中制成孔(3mm直徑)。將10μl濃縮樣品(1μg/μl)稀釋在40μl的1xpbs緩沖液中,裝入凝膠孔中,并在室溫下孵育過(guò)夜。使用購(gòu)買的標(biāo)準(zhǔn)的t-pa,tnkase,以及r-pa作為陽(yáng)性對(duì)照(10μg),測(cè)量清晰暈圈的實(shí)際直徑(mm)。
t-pa,tnkase,以及r-pa可以將纖溶酶原轉(zhuǎn)化為纖溶酶,導(dǎo)致纖維蛋白溶解以及溶解血栓。在本發(fā)明中,纖維蛋白平板測(cè)定顯示植物來(lái)源的重組蛋白具有明顯溶解纖維蛋白的活性(圖4)。在商用以及重組t-pa,tnkase,以及r-pa蛋白的周圍顯示半透明的暈圈區(qū)。商用以及重組的溶解區(qū)域直徑大小一致,明重組蛋白活性與商用蛋白活性基本一致。
本發(fā)明提供了一種以水稻種子為生物反應(yīng)器生產(chǎn)重組t-pa(組織型纖溶酶原激活劑,阿替普酶,reteplase或者alteplase),tnkase(替奈譜酶,tenecteplase),r-pa(瑞替譜酶,reteplase)的方法,將水稻的種子成熟胚誘導(dǎo)的愈傷組織作為遺傳轉(zhuǎn)化的受體,采用載體介導(dǎo)的遺傳共轉(zhuǎn)化方法,將t-pa,tnkase,r-pa基因?qū)胨局?,使基因重組后的水稻種子表達(dá)重組人溶血蛋白。同大腸桿菌相比較,水稻種子可以自動(dòng)表達(dá)活性的重組蛋白,不穿變性復(fù)性過(guò)程。同時(shí),水稻種子里面也不含有煙草所具有的有尼古丁,煙堿,等各種有毒酚類物質(zhì)。同動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)系統(tǒng)比較,水稻本身不帶有可以侵染人類的病毒,產(chǎn)品安全性較高,而且水稻可以大規(guī)模種植,對(duì)廠房條件不高,易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
圖1示puc57質(zhì)粒圖譜;
圖2(a)示t-pa植物雙元表達(dá)載體pcam-tpa構(gòu)建流程;利用限制性內(nèi)切酶(mlyl/xhol)雙酶切,從克隆載體puc-tpa切下t-pa片段,連接入pcam-gt13a的mlyl/xhol位點(diǎn),生成水稻植物雙元表達(dá)載體pcam-tpa;其中,35s,具有煙草花葉病毒(tmv)5‘utr的camv35s啟動(dòng)子;hptii,潮霉素抗性基因;nos3’,終止子;gt13a為胚乳特異性表達(dá)的啟動(dòng)子;
圖2(b)示tnkase植物雙元表達(dá)載體pcam-tnkase構(gòu)建流程;利用限制性內(nèi)切酶(mlyl/xhol)雙酶切,從克隆載體puc-tnkase切下tnkase片段,連接入pcam-gt13a的mlyl/xhol位點(diǎn),生成水稻植物雙元表達(dá)載體pcam-tnkase;其中,35s,具有煙草花葉病毒(tmv)5‘utr的camv35s啟動(dòng)子;hptii,潮霉素抗性基因;nos3’,終止子;gt13a為胚乳特異性表達(dá)的啟動(dòng)子;
圖2(c)示r-pa植物雙元表達(dá)載體pcam-tnkase構(gòu)建流程;利用限制性內(nèi)切酶(mlyl/xhol)雙酶切,從克隆載體puc-rpa切下r-pa片段,連接入pcam-gt13a的mlyl/xhol位點(diǎn),生成水稻植物雙元表達(dá)載體pcam-rpa;其中,35s,具有煙草花葉病毒(tmv)5‘utr的camv35s啟動(dòng)子;hptii,潮霉素抗性基因;nos3’,終止子;gt13a為胚乳特異性表達(dá)的啟動(dòng)子;
圖3示利用聚丙烯酰胺凝膠電泳(sds-page)檢測(cè)純化的重組t-pa,tnkase,r-pa;其中,泳道1:純化重組t-pa(5μg);泳道2:純化重組tnkase(5μg);泳道3:純化重組r-pa(5μg);泳道4:陽(yáng)性對(duì)照t-pa(5μg);泳道5:陽(yáng)性對(duì)照tnkase(5μg);泳道6:陽(yáng)性對(duì)照r-pa(5μg);
圖4示纖維蛋白平板測(cè)定重組t-pa(a),tnkase(b)以及r-pa(c)的活性;其中,t-pa,tnkase以及r-pa是分別從水稻種子中提取的重組純化蛋白,ck-t-pa,ck-tnkase以及ck-r-pa是商業(yè)用蛋白,用于陽(yáng)性對(duì)照;1×pbs為一倍濃度的磷酸鹽緩沖液,用于陰性對(duì)照。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開(kāi)了植物作為宿主在表達(dá)溶血蛋白中的應(yīng)用,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容,適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是,所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的,它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過(guò)較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述,相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的方法和應(yīng)用進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合,來(lái)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。
本發(fā)明利用dna重組技術(shù),通過(guò)水稻胚乳特異表達(dá)、蛋白質(zhì)定向儲(chǔ)存和目的基因密碼子優(yōu)化等技術(shù),在水稻胚乳特異性高效表達(dá)重組人溶栓蛋白t-pa(組織型纖溶酶原激活劑),tnkase(替奈譜酶),以及r-pa(瑞替譜酶),提純后的產(chǎn)品活性與商用產(chǎn)品活性基本一致。本發(fā)明所得的重組人溶栓蛋白具有表達(dá)體系穩(wěn)定、表達(dá)效率高、成本低、規(guī)模化生產(chǎn)容易、生物活性高和無(wú)病原菌污染等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所得的重組人溶栓蛋白可廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)藥產(chǎn)品、生物制藥等。
本發(fā)明提供的植物作為宿主在表達(dá)溶血蛋白中的應(yīng)用中所用原料及試劑均可由市場(chǎng)購(gòu)得。
下面結(jié)合實(shí)施例,進(jìn)一步闡述本發(fā)明:
實(shí)施例1植物表達(dá)構(gòu)建體
基于drugbank(t-pa,accessionno:db00015;r-pa,accessionno:db00015以及tnkase,accessionno:d6070)全長(zhǎng)氨基酸序列,通過(guò)反翻譯軟件,并且將密碼子優(yōu)化為水稻密碼子(見(jiàn)氨基酸序列如seqidno.1、seqidno.3、seqidno.5所示以及優(yōu)化的dna序列如seqidno.2、seqidno.4、seqidno.6所示)。將限制性位點(diǎn)mlyl以及xhol位點(diǎn)分別添加到優(yōu)化序列片段的5'末端以及3'末端,由南京金斯瑞生物科技有限公司合成,克隆到puc57載體中(圖1),得到克隆載體puc-tpa,puc-tnkase以及puc-rpa。通過(guò)mlyl以及xhol從puc-tpa,puc-tnkase以及puc-rpa中分離出tpa,tnkase,以及r-pa基因片段,并克隆入植物雙元載體pcam-gt13a中,以生成植物表達(dá)載體pcam-tpa,pcam-tnkase以及pcam-rpa(圖2)。隨后將植物表達(dá)載體通過(guò)multiporator(eppendorf,hamburg,germany)電穿孔轉(zhuǎn)化到根癌土壤桿菌lba4404中,用于水稻種子成熟胚愈傷組織的基因轉(zhuǎn)化。
實(shí)施例2水稻基因轉(zhuǎn)化
種子成熟胚誘導(dǎo)的愈傷組織:水稻品種臺(tái)北309種子,脫去谷殼后,經(jīng)20%次氯酸鈉消毒20min,經(jīng)無(wú)菌水漂洗3次,每次10min,然后放在愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基上經(jīng)20~30d的誘導(dǎo),產(chǎn)生愈傷組織。將0.5μg的質(zhì)粒pospmp105和0.5μg具有選擇性標(biāo)記質(zhì)粒pospmp5的dna放入愈傷組織中,在室溫(20~25℃)下反應(yīng)30min,用酒精洗三次,然后采用農(nóng)桿菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)染,目的基因和選擇性標(biāo)記基因載體隨機(jī)整合到臺(tái)北309愈傷組織的細(xì)胞中。在含有50μg/ml的潮霉素b的選擇培養(yǎng)基上經(jīng)45d的篩選,繼續(xù)生長(zhǎng)的愈傷組織為抗潮霉素b的陽(yáng)性愈傷組織。將潮霉素b抗性的愈傷組織轉(zhuǎn)移到再生培養(yǎng)基上,在光照下經(jīng)20d左右的誘導(dǎo),愈傷組織分化成綠色的小植株,然后將幼小植株轉(zhuǎn)到生根培養(yǎng)基上,經(jīng)15~20d的誘導(dǎo),形成完整的植株,最后轉(zhuǎn)到溫室生長(zhǎng)發(fā)育成熟的種子。此為t1種子。
實(shí)施例3利用sds-page凝膠電泳觀察純化重組蛋白的大小
當(dāng)t1種子收獲后,從水稻成熟胚乳中提取蛋白。轉(zhuǎn)基因水稻樣品用攪拌器攪拌,并用體積比為1:1比例的提取緩沖液(100mmkpi,ph7.8;5mmedta;10mmβ-巰基乙醇)攪拌機(jī)中高速勻漿1~2min。將勻漿物調(diào)節(jié)至ph為8.0,用紗布過(guò)濾,過(guò)濾物在4℃以10,000g離心15min以除去細(xì)胞碎片。收集上清液,與硫酸銨(50%)混合,并在冰上搖動(dòng)孵育60min。通過(guò)離心機(jī)(10,000g)在4℃下再次分離15min。將得到的上清液進(jìn)行第二輪硫酸銨(70%)沉淀,冰上搖動(dòng)懸浮60min,再次在4℃下以10,000g離心15min。然后,棄去上清液,將處理樣品沉淀蛋白質(zhì)溶于5ml緩沖液(20mmkpi,ph7.8;2mmedta;10mmβ-巰基乙醇)中并在-20℃下儲(chǔ)存。取樣品(5μl)熱變性(95℃)加載緩沖液(biorad,hercules,ca,usa)在4~12%
克隆了雙元植物表達(dá)載體pcam-tpa,pcam-tnkase以及pcam-rpa。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)方法,成功的獲得t-pa,tnkase以及r-pa的轉(zhuǎn)基因植株。重組蛋白經(jīng)過(guò)sds-page分離(圖3)。在泳道中觀察到t-pa,tnkase以及r-pa分子量大約為55,55,40kda的條帶。在陽(yáng)性對(duì)照泳道中有對(duì)應(yīng)條帶,符合對(duì)重組蛋白大小的預(yù)期。
實(shí)施例4纖維蛋白溶解活性測(cè)定
將瓊脂糖(0.2g)置于40ml的磷酸鹽緩沖鹽水(1xpbs)中,通過(guò)在微波中煮沸然后冷卻至約40℃。凝膠固化之前,將32mg人纖維蛋白原(sigma-aldrich,st.louis,mo,usa),10單位人纖溶酶原(rpeptidellc,bogart,ga,usa)和10單位人類凝血酶(biopharmlaboratoriesllc,bluffdale,ut,usa)加入到凝膠中并輕微旋轉(zhuǎn)混合以防止引入氣泡。然后將混合物倒入培養(yǎng)皿中并使其在室溫下固化。隨后在固化凝膠中制成孔(3mm直徑)。將10μl濃縮樣品(1μg/μl)稀釋在40μl的1xpbs緩沖液中,裝入凝膠孔中,并在室溫下孵育過(guò)夜。使用購(gòu)買的標(biāo)準(zhǔn)的t-pa,tnkase,以及r-pa作為陽(yáng)性對(duì)照(10μg),測(cè)量清晰暈圈的實(shí)際直徑(mm)。
t-pa,tnkase以及r-pa可以將纖溶酶原轉(zhuǎn)化為纖溶酶,導(dǎo)致纖維蛋白溶解以及溶解血栓。在本發(fā)明中,纖維蛋白平板測(cè)定顯示植物來(lái)源的重組蛋白具有明顯溶解纖維蛋白的活性(圖4)。在商用以及重組t-pa,tnkase,以及r-pa蛋白的周圍顯示半透明的暈圈區(qū)。商用以及重組的溶解區(qū)域直徑大小一致,明重組蛋白活性與商用蛋白活性基本一致。
實(shí)施例5
對(duì)照組1:利用動(dòng)物生產(chǎn)溶血蛋白(t-pa,tnkase以及r-pa);
對(duì)照組2:利用煙葉生產(chǎn)溶血蛋白(t-pa,tnkase以及r-pa);
實(shí)驗(yàn)組:本發(fā)明提供的植物生產(chǎn)溶血蛋白(t-pa,tnkase以及r-pa);
表1溶血蛋白
*示與對(duì)照組1相比p≤0.05;**示與對(duì)照組1相比p≤0.01;
#示與對(duì)照組2相比p≤0.05;**示與對(duì)照組2相比p≤0.01;
由表1可知,與對(duì)照組1的動(dòng)物系統(tǒng)相比,本發(fā)明提供的水稻種子瞬時(shí)表達(dá)溶血蛋白(t-pa,tnkase以及r-pa)極顯著(p≤0.01)提高了蛋白含量,簡(jiǎn)化了蛋白純化的難易程度,極顯著(p≤0.01)降低了生產(chǎn)成本。
與對(duì)照組2的煙草種子系統(tǒng)相比,水稻種子瞬時(shí)表達(dá)溶血蛋白(t-pa,tnkase以及r-pa)顯著(p≤0.05)提高了蛋白含量,簡(jiǎn)化了蛋白純化的難易程度,極顯著(p≤0.01)降低了生產(chǎn)成本。
對(duì)照組2與對(duì)照組1相比,煙草種子瞬時(shí)表達(dá)溶血蛋白(t-pa,tnkase以及r-pa)比動(dòng)物系統(tǒng)顯著(p≤0.05)提高了蛋白含量,簡(jiǎn)化了蛋白純化的難易程度,極顯著(p≤0.01)降低了生產(chǎn)成本。
綜合上述試驗(yàn)結(jié)果表明,植物系統(tǒng)尤其是水稻種子是更加經(jīng)濟(jì)、高效的表達(dá)平臺(tái)。能夠快速瞬時(shí)表達(dá)重組蛋白質(zhì),可以在短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)溶血蛋白(t-pa,tnkase以及r-pa)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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<110>深圳惠升生物科技有限公司
<120>植物作為宿主在表達(dá)溶血蛋白中的應(yīng)用
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