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本论文通过删除蜂毒素序列中个别位置上的氨基酸残基,在保留抗菌功能的前提下,降低溶血活性。并通过对蜂毒素杀菌的透射电镜和激光共聚焦观察,对其杀菌作用机理做初步探讨。主要研究内容及结果如下:
1、分子结构设计:根据检索GenBank得到蜂毒素氨基酸序列,推导出蜂毒素基因序列。分别删除蜂毒素第7位赖氨酸和第9位的亮氨酸。根据毕赤酵母表达遗传密码子的偏爱性,借助DNAsis软件对其部分密码子进行调整,设计出蜂毒素基因的全长序列.
2、蜂毒素基因MelI和MelII的合成:本实验设计合成蜂毒素I、蜂毒素II全基因的搭桥引物,采用酶促方法,获得两条完整带有EcoRI、SalI酶切位点的蜂毒素基因。
3、蜂毒素基因MelI和MelII在Pichiapastoris中的表达:将设计合成的蜂毒素基因经双酶切后与载体pPICZa-A连接,热激法转化EcoliDH5a,在含25~tg/mLZeocin的低盐LB平板上筛选阳性单菌落,经酶切、PCR、测序确认。通过电激法转~Pichiapastoris,在含100~g/mLZeocin的YEPD平板上筛选阳性菌落,经PCR确认,琼脂糖扩散法生物活性鉴定,Tricine-SDS-PAGE小分子量蛋白电泳分析证实,蜂毒素基因已整合到Pichiapastoris基因组上,表达产物经a一factor信号肽引导分泌到培养基中,由Bradford法测定蜂毒素MelI的表达量大约为223.183gg/mL,MelII的表达量大约为189.237pg/mL。
4、基因表达条件的优化:将确定有外源蜂毒素基因插入的重组酵母菌培养后做为种子液,对P/eh/apastoris表达条件进行研究。分别对酵母培养基甘油含量、pH值、诱导前培养时间、甲醇诱导量、诱导后培养时间进行比较实验,得到在实验室条件下小量培养的最适条件:甘油含量为2.0%,最适pH为7.0,甲醇诱导量为0.5%,诱导前培养时间为30hr,诱导后培养时间为48hr。
5、表达产物的生物活性鉴定:在确定最优表达条件后,对Pichiapastoris表达的蜂毒素进行了杀菌和溶血活性测定。实验证实,经删除个别氨基酸后表达的蜂毒素保留了良好的杀菌活性,MelI和MelII的溶血活性分别下降了15倍和17倍左右。
6、重组表达的蜂毒素对7种菌的抑制作用:以确定的优化表达条件培养蜂毒素,按Hultmark等的方法测定重组蜂毒素的杀菌效价分别达0.947,1.085。采用琼脂孔穴扩散法观察蜂毒素对金黄色葡萄球菌等7种不同菌的抑制作用,观察到蜂毒素对大肠埃希氏杆菌,枯草芽孢杆菌,金黄色葡萄球菌,苏云金芽孢杆菌有很好的抑制作用,而对白色念珠菌,灵菌及黄绿青霉未见有明显作用。
7、蜂毒素杀菌机理的初步研究:以FITC标记蜂毒素作用于大肠埃希氏杆菌、金黄色葡萄球菌,用激光共聚焦扫描显微镜观察发现蜂毒素能迅速包围菌体,密集于细胞膜,损伤膜的完整性,出现大小不等的孔洞等,最终死亡。透射电镜观察同样发现细胞膜出现破损和穿孔现象,说明蜂毒素抗菌机制是通过破坏细菌的细胞膜而杀伤细菌的。