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结核分枝杆菌是引起结核病的病原菌,近年来随着结核耐药及结核与HIV共感染的问题越来越严重,结核病有死灰复燃的趋势。对结核分枝杆菌的研究是解决结核病难题的关键之一,结核分枝杆菌的致病机理研究和关键药物靶点的结构与功能研究都需要重组表达信号通路中的关键蛋白或者药物靶标蛋白。 然而结核分枝杆菌蛋白质的结构与功能研究由于受结核分枝杆菌蛋白难以可溶表达和纯化的影响而进展缓慢。融合标签技术是近年来兴起的一项重组DNA技术,在重组蛋白的纯化、促进重组蛋白的表达、帮助重组蛋白正确折叠、提高重组蛋白的可溶性及稳定性等方面有很大的应用价值。 为找到能更好的表达结核分枝杆菌蛋白的重组表达系统,解决结核分枝杆菌蛋白可溶表达的难题,将多个能促进可溶表达的蛋白标签与高通量的Gateway克隆技术相结合,构建了结核分枝杆菌蛋白可溶表达快速通量的筛选平台。在保证蛋白分子量大小平均分布的前提下随机挑选46个已知以包涵体形式表达或者不表达的结核分枝杆菌蛋白的基因,分别克隆到带有N-末端Nus.A、SUMO、MBP、Trx.a、ACP五种蛋白标签基因的载体上,酶切验证成功后转化Rosetta(DE3)表达菌株。重组蛋白表达载体在Rosetta表达菌株中经IPTG诱导表达;采用Tricine-SDS-PAGE分析重组蛋白表达情况,统计结核杆菌重组蛋白表达情况,比较5种蛋白融合标签的促溶效果。 统计结果表明,Nus.A、SUMO、MBP、Trx.a、ACP五种蛋白融合标签均可促进结核分枝杆菌重组蛋白在大肠杆菌中可溶表达,其中Nus.A融合标签促溶效果明显优于其他4种蛋白融合标签;当融合Nus.A标签蛋白基因后,可显著促进结核分枝杆菌重组蛋白在大肠杆菌中可溶表达。融合Nus.A标签后,可溶表达的蛋白数量占总样品数的比例提高到41%,与未融合标签的菌株相比提高了32%;同时其他的标签SUMO、MBP、Trx.a、ACP融合蛋白可溶表达数量占总样本数的比例分别提高到21%、26%、26%、21%,虽然可溶蛋白比例没有Nus.A融合蛋白高,但也均能不同程度的促进结核分枝杆菌蛋白可溶表达。 本文成功构建带有N-末端Nus.A、SUMO、MBP、Trx.a、ACP五种蛋白融合标签基因的原核表达载体,并且与高通量的Gateway克隆技术相结合,建立了结核分枝杆菌重组蛋白可溶表达的快速通量筛选平台。本研究构建的载体引入了Gateway反应位点attR1-ccdB-attR2,克服了克隆位点不一致、重组蛋白性质不同等原因不能高通量表达、纯化异源蛋白的困难;所有结核分枝杆菌蛋白基因均可采用Gateway克隆技术高通量的重组到构建的所有载体中,所有克隆均可平行进行,且所需实验时间很短,节省了大量的时间,实现结核分枝杆菌蛋白基因高效克隆;此外,除MBP融合蛋白外,其余融合蛋白的N端均带有6个组氨酸标签(6 His),因此可以通过Ni-NTA亲和层析进行纯化,实现结核分枝杆菌重组蛋白高效表达筛选。再者,本研究经比较得出Nus.A蛋白融合标签在促进结核分枝杆菌重组蛋白在大肠杆菌可溶性表达中有较好作用,为结核分枝杆菌重组蛋白分离纯化提供更多选择,为更进一步的研究结核分枝杆菌蛋白特别是重要药物靶标蛋白的结构与功能创造了条件,促进了结核分枝杆菌的研究。