超氧化物岐化酶的定向进化

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:archer007
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超氧化物歧化酶(EC1.15.1.1)是一类金属酶,广泛存在于需氧的和厌氧的生物体各组织内。按金属辅基的不同可分为Cu,Zn-SOD,Mn-SOD与Fe-SOD。Cu,Zn-SOD主要存在于真核生物的细胞质和过氧化物酶小,同时它也存在于植物的叶绿体中。在哺乳动物体内存在两种类型的Cu,Zn-SOD,一种是细胞内存在形式,叫细胞内Cu,Zn-SOD(简称Cu,Zn-SOD),另一种是细胞外存在形式,叫细胞外Cu,Zn-SOD(简称EC-SOD),二者在催化歧化反应时有相同的速率和相似的动力学常数。 研究表明不同来源的Cu,Zn-SOD之间,显示出明显的进化保守性和高度的序列同源性。在人和牛红细胞Cu,Zn-SOD之间,全序列同源性为80%,在人、牛、马三种来源的酶之间,全序列同源性为74.5%,而在酵母与牛红细胞Cu,Zn-SOD之间,同源性也高达55%,同时考虑这四种酶,全序列同源性为49.6%。由上述四种来源的细胞色素C,序列同源性为55.7%。细胞色素C是进化上高度保守性的典型蛋白质分子,所以可以说Cu,Zn-SOD也是一种进化上高度保守的酶。 Cu,Zn-SOD是体内超氧负离子自由基的专一清除剂。在体内自由基的产生与消除的动态平衡中起关键作用,其调节失衡导致炎症、缺血性再灌注损伤、自身免疫性疾病和老年白内障等,因此研究开发SOD倍受人们的重视。但传统工艺生产的SOD均来源于动物血,易受污染且有免疫原性。为了克服上述缺点,根据报道的Cu,Zn-SOD的cDNA序列,我们设计并合成了寡核苷酸引物,利用RT-PCR技术,从人胎肝组织中扩增了人Cu,Zn-SOD的cDNA,测序结果与文献报道完全—致。经酶切后定向克隆于载体pBV220中,构建了高效表达载体pBVSOD(4156bp),转化至大肠杆菌,获得了有实用意义的上程菌,经升温诱导表达目的基因,得到产物占菌体总蛋白的30.17%,并对酶进行了有效的分离纯化。 但是天然SOD在临床应用中受到很大的限制,其中主要因素就是 东 北 师 死 人 学 博 士 学 位 论 文‘1”(帅J,/I-仆川;WDI、11’。。川/J-O.1()川1。。以’.SOD的C木bZ6川+U测1-小;咖$们X,。川g;’f1小M聊川JIfi刷11momU【-#,J、W卜J””卜3’)J,w‘JI()。J州D人]1比,川D’以仙1]盯-KRJ、从人)ID。夕叫(l咐.耶」HIIC-SOI)l’fVCI)NA if。)伽h顺。fiw,HEC-SOD仪/l-h风。侧9讪。I。沁门叽厂川们mU]-发,我f门虽然尝试了树11人仕#下,Vll PBV220、PI{T”系)雌f叩IP(i*X-2『LK残体等,以1*fi< 休5卜洲卜D侧)/问J’,pl5VZ川人卜。卜小厂M于,pEI系*W人1*人舌 于,叩M一2『厂K为切一冰 人川汀,希毕自旨 人J枷1【 【!。人丛,川均木获得成功。 荆1’I七虑*u,人;-X()I)和!川(’-S()IJ的仇缺点,将HRC下(川)的*-牙木和特。仕‘iCu,h;-SOD啊4.c件纠八起术(卜内此领域尚M个D’【),刊川酶分子体外定向进化jjt};对 CLI,Zfl-SOD和 HEC-SOD )JI以Lgljft,以3t)J得到女川的酶。 定向进化是最近儿午发展起火的基因工程和蛋l”1质工程的新策略u它通过在试管小扮拟Hi!t剂11人生的进化过柑米实现对牛物人分厂〔山人卜进化。为厂能够在‘大验V小 {i)卜C人 C[J,Zn-SOD的进化汀人,我们必须X重考虑。个力血的问租,第 个是要获得合适的大变阶川作进化的材料:第*:个足尘七“适宜的筛选压力,指导牛物人分”仙特定的人向淡变:第:个足要殁)良灯的筛选方法,使我们能快检选抒出所需要的优势突变休。 我们人大然氧川力和超氧儿力卜经过丑轮进化,分别对--。厂余株能够在达JJ Cu,Zn-S()D活力的大企什进行筛选,经过酶活力杠]筛)厂,村几中细胞水平活力较高的40株进计了顺序分析,我们发现在人然凤儿力下得到的突变仆毡木卜为小们-大变,突变体的活力没有优八。在;攫氧压力卜得到的突变体虽然人多数出均为中性突变和负。叮大变,filH我什J发工见了一个颇人川卜亡a义问C;;,*n-SOD R变体卜OL订以1个。。/.\大分 卜hi45(**C一***,W旧飞G丁G一0TA卜G山133一Gll八*八八一C’八八),Alal40—Gb\G<”1”一GGT)。几中,汕内个大变人人义大、Q,/If大J蹩* 的密码厂介人多 杆的中的仗川频率有所提高口A且*1叩一* 这个大·炒。】能冰卜折柠的形成丫j人 川让足G山133-G!n穴·阶K伙衍探讨, 床 北 师 死 大 学 俗 士 学 位 论 又 *IU133恰好位于底物通道的外缘,直接影响着底物的通过。那么, Glul33—Gin由电正性氨基酸变为电中性氨基酸,一定会对底物扩散 产生深刻的影响。考虑到超氧负离子为电负性,这个突变可能为了保 证更多的超氧负离子进入活性部位,这对于菌体抵抗较严重的氧损伤 是有利的。 我们从随机组合肽库的肝素亲和筛选结果出发,设计了一肝素亲 和肽序列。首先用化学法合成了两条有 15hp互补的寡核昔酸链,经退 火、补?
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