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囊泡(vesicle)是两亲分子有序组合体的一种形式,是由闭合的双分子层所形成的球型或者椭球型的表面活性剂缔合结构,有一个水溶性内核。由于其与细胞膜结构非常相似,现多用于细胞膜的模拟以及药物载体的制备。促卵泡素(FSH)是一种对配子的发生、分化、成熟及与生殖有关行为的发生起重要作用的糖蛋白激素。天然FSH制剂可广泛用于动物的生殖调控和人类的辅助生殖技术,但其来源有限、纯度不高,这使得应用基因工程技术得到的重组FSH(rFSH)的研究不断深入,为FSH高效、广泛地应用带来了契机。本实验室近年来一直致力于rFSH长效表达的研究,不断寻求更利于提高体外rFSH表达量的方法和途径。本研究首次使用,rFSH基因诱导囊泡的形成,并通过囊泡将目的基因转运至巴斯德毕赤酵母表达系统并进行稳定表达,另外在酵母表达载体中引入报告基因EGFP,为高效表达和检测重组FSH的长效表达基因提供了必备的条件。
根据囊泡的形成特点和制备方法,本实验选择十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)作为制备囊泡的主要原料,用限制性内切酶SalI单酶切质粒pPIC9K/FSHβ-CTP-α,所得的线性载体诱导CTAB形成囊泡。通过PI染色对囊泡进行形态学观察。通过不同浓度的CTAB对酵母细胞的毒性实验,考察囊泡法转染的可行性。在确定CTAB的安全浓度范围后,调整CTAB与pPIC9K/FSHβ-CTP-α的配比,制备三组囊泡液,并以电击转染法作对照,转染巴斯德毕赤酵母感受态细胞GS115;然后采用营养缺陷型的培养基、含抗生素的培养基及PCR的方法筛选阳性转化子His+及高拷贝转化子,再利用MD和MM培养基筛选甲醇利用快型菌落Mut+。将His+Mut+型转化子接种于BMGY培养基获得一定生物量的菌体后,再换用含1.0%甲醇的BMMY培养基进行蛋白的诱导表达,间隔24h取一次表达上清进行SDS-PAGE电泳分析,最后通过放射免疫测定FSHβ-CTP-α的表达量,来比较囊泡法和电击法两种转染方法的差异。
另外,根据转染过程的需要,在酵母表达载体pPIC9K/FSHβ-CTP-α的基础上插入了增强型绿色荧光蛋白基因( EGFP)。EGFP是以pEGFP-N1为模板,设计引物EGFPf和EGFPr,通过PCR扩增得到的。将扩增得到的EGFP基因片段和载体pPIC9K/FSHβ-CTP-α经限制性内切酶SnaBI和EcoR I双酶切后,再进行连接和转化,从而构建了既含有目的基因又含有报告基因的酵母表达载体pPIC9K/EGFP-FSHβ-CTP-α。经PCR和测序验证正确后提取载体质粒,同样用囊泡法和电击法转染GS115感受态细胞,并用荧光显微镜和流式细胞仪检测转染效率。
结果显示:含有目的基因FSHβ-CTP-α的酵母表达载体可以诱导表面活性剂CTAB形成囊泡,且通过囊泡包裹的方法转染巴斯德毕赤酵母表达系统,成功获得了目的基因的有效表达。同时在载体中引入报告基因EGFP后,酵母细胞内可以检测到绿色荧光信号,证明囊泡法转染效率较高。
本实验成功构建了同时含有目的基因和报告基因的酵母表达载体,并证实囊泡法同电击法一样可以用于巴斯德毕赤酵母表达系统的转染研究,为进一步推广重组FSH制剂和囊泡运载在生物学和医学等领域的应用提供了理论依据和参考价值。