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酵母小泛素相关修饰蛋白(small ubiquitin-related modifier,SUMO)作为融合标签广泛用于提高异源蛋白在大肠杆菌中的可溶性表达,而SUMO蛋白酶ULP可用于高效去除SUMO标签。目前,酵母SUMO与ULP在大肠杆菌中表达量较低,限制了该系统的应用。本文通过密码子优化合成了大肠杆菌密码子偏爱的酵母SMT3和ULP编码基因,分析了密码子优化对合成基因表达和活性的影响以及启动子对合成型ULP表达的影响。得到如下结果:1.构建了含His6标签的SUMO和ULP合成型基因(sumo(S)、ulp(S))的原核表达载体,实现了两种合成基因在大肠杆菌中的表达。2.分析了密码子优化对SUMO融合蛋白表达水平的影响,密码子优化可以提高SUMO融合蛋白表达水平,但不一定能改善蛋白折叠。3.分析了启动子元件对ULP合成基因表达的影响,在pET28b中基因表达产物主要为包涵体,但在pMF载体中的基因表达产物呈现可溶态,野生型ULP基因表达产物的水溶性不受启动子元件影响。4.定性定量分析SUMO和ULP合成基因在大肠杆菌的表达,结果表明合成基因在BL21(DE3)表达水平要显著高于野生基因在BL21(DE3)和RosettaTM(DE3)中表达量。和野生型蛋白相比,合成基因产物在SDS-PAGE中迁移率改变。5.分析七种蛋白标签对ULP(S)的表达量和酶切活性的影响,结果显示蛋白标签不能再提高合成ULP产物的表达水平和活性。6.分析ULP对SUMO融合蛋白切割效率,结果表明野生型SUMO融合底物可以被两种形式的ULP完全酶切,但是合成型SUMO融合底物不能被两种形式的ULP完全酶切。7.对ULP(S)进行蛋白纯化,经Ni-NTA亲和层析一步纯化,得到纯度较高的ULP(S)蛋白酶,产量是已报道的ULP野生型蛋白酶产量三倍。综上所述,本研究合成的大肠杆菌密码子偏爱的酵母SMT3和ULP编码基因在大肠杆菌中均实现了高表达,并使重组ULP蛋白酶产量提升两倍而仍保持很高的酶切活力。本研究实现了SUMO和SUMO蛋白酶在大肠杆菌中的高水平表达,降低了SUMO融合系统的应用成本。