乙酰胆碱酯酶的真核表达与检测应用

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随着有机磷和氨基甲酸酯类农药的使用日益增加,农产品的检测也成为一个不容忽视的问题。酶抑制法是目前能够快速高效检测有机磷和氨基甲酸酯类农药的方法之一,然而乙酰胆碱酯酶提取量少且不易存储,因而如何生产性质稳定、价格低廉的乙酰胆碱酯酶成为目前急需解决的问题。为了解决这一问题,本研究采用基因工程方法构建了一个具有高家蝇乙酰胆碱酯酶表达的毕赤酵母GS115表达系统。为了提高表达效率,对家蝇乙酰胆碱酯酶基因(M-AchE8的29个密码子进行了优化,优化后的基因(M-AchE)编码的氨基酸序列与原基因(M-AchE8)相同。将优化前后的家蝇乙酰胆碱酯酶基因分别克隆到pPIC9K-His载体中,将构建好的表达载体利用电穿孔法转化到毕赤酵母感受态细胞。采用SDS-PAGE检测培养基中的蛋白表达,结果显示M-AchE表达出与预期蛋白大小相同的蛋白,且基因优化后菌株蛋白表达量可达45.7 mg/L,而基因优化前菌株蛋白表达量为25.7 mg/L,证实密码子优化确实有利于提高其表达量。经过Ni-NTA纯化,获得纯度较高的家蝇乙酰胆碱酯酶,酶活可达173.3 U/mg。同时测定了不同农药对其抑制效果,结果显示重组表达的家蝇乙酰胆碱酯酶对敌敌畏、乐果、西维因三种农药均可以在检出限内检出,并且可以用于蔬菜样品检测。同时本研究还对电鳗鱼乙酰胆碱酯酶基因的21个密码子进行优化,优化后的基因(D-AchE)所编码的氨基酸序列与原基因相同。优化后的电鳗鱼乙酰胆碱酯酶基因同样利用上述方法进行克隆,表达和检测。结果显示DAchE表达出与预期蛋白大小相同的蛋白。蛋白表达量最高可达142.9 mg/L,纯化后酶活可达133.3 U/mg。D-AchE编码的乙酰胆碱酯酶同样可以对敌敌畏、乐果、西维因三种农药在检测限内检出,并且可以用于蔬菜样品检测。本研究对于乙酰胆碱酯酶的广泛应用具有促进作用,为快速检测技术的发展奠定了良好基础。
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