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α-LA是由哺乳动物乳腺上皮细胞分泌的分子量较小、酸性的Ca2-结合蛋白。它是人乳汁中重要的蛋白组成成分,约占乳清蛋白总量的41%,占总蛋白含量的28%。在哺乳动物乳腺中,α-LA作为乳糖合成酶的一个亚基通过与半乳糖苷转移酶相互作用来催化乳糖的合成。研究表明,α-LA的不同折叠突变体具有杀菌和诱导肿瘤细胞凋亡的功能。目前,我国规模化养猪面临着严重挑战,其主要原因是母猪乳数量和质量的下降。为了解决这一问题,我们急需通过培育猪新品种来提高母猪乳品质和增加其产奶量。通过转基因将α-LA转入猪体内发现,不仅提高了母猪乳汁中蛋白和乳糖含量,而且提高了其产奶量。
本研究根据猪基因密码子的偏爱性,对人α-LA基因的ORF序列进行了密码子优化,通过基因合成的方法获得了优化前LA-ORF序列和优化后LA-opORF序列。将合成的LA-ORF和LA-opORF序列分别克隆入绿色荧光蛋白真核表达载体PIRES2-ZsGreen1中,获得了真核表达载体PIRES2-ZsGreen1-LA和PIRES2-ZsGreen1-opLA。同时,将LA-ORF序列克隆入带有His标签的原核表达载体pET32a(+)中,成功构建了原核表达载体pET-LA。将原核表达载体转化宿主菌E.coli BL21(DE3)后,通过对原核表达进行条件优化,获得了诱导人α-LA表达的最佳条件。将转化菌在IPTG浓度为0.1 mM、温度为28℃条件下培养6h后,超声波破菌、离心,获得溶解在上清液中的α-LA,然后用Ni2+金属螯合亲和层析法进行分离纯化,通过SDS-PAGE电泳鉴定蛋白纯度和含量。将转化菌在IPTG浓度为0.4mM、温度为37℃条件下培养3.5h后,离心、超声波破菌,获得存在于沉淀中的α-LA包涵体。包涵体分离纯化及鉴定的方法与可溶性蛋白的相同。
结果表明:转化菌经过条件优化,α-LA在胞内表达的最佳的IPTG诱导浓度为0.1mM,培养时间为6h。虽然LA-ORF序列在E.coli中表达了人α-LA,但是,由于LA-ORF序列所用密码子不是大肠杆菌的偏爱密码子,造成α-LA表达量依然很低,并且以包涵体的形式出现。
作为阶段性成果,本研究的结果为进一步证实α-LA功能性蛋白的表达及转α-LA基因猪的研究奠定坚实基础。