人羧肽酶B的异源表达、纯化及其酶活研究

人羧肽酶B的异源表达、纯化及其酶活研究

论文摘要

羧肽酶B(carboxypeptidase B,CPB)是一类水解蛋白或多肽底物的金属蛋白酶,它作为一种重要的工具酶被应用于胰岛素等产品的加工。近年来,毕赤酵母表达系统发展迅速、应用广泛、高密度发酵技术成熟、生产过程简单、且利于规模化生产。本研究试图构建重组人CPB酶原的毕赤酵母表达系统,同时,建立较系统而规模化的发酵和纯化生产工艺,以得到高纯度、高活性的重组人CPB产品。本文将酶切得到的PCPB目的基因片段与pPIC9载体进行连接,得到重组质粒pPIC9-PCPB,再转入毕赤酵母GS115,构建重组人CPB酶原毕赤酵母表达菌株。将构建得到的菌株经活化后转接到BMGY摇瓶培养基中,在温度30℃,摇床转数200rpm条件下,每24h补加终体积1%的甲醇诱导,诱导72h后,筛选出表达量最高的重组人CPB酶原毕赤酵母表达菌株。优化得到重组人CPB酶原种子培养基:胰蛋白胨20g/L,酵母抽提物10g/L,甘油10g/L,磷酸二氢钾1.2g/L,十二水磷酸氢二钠2.2g/L,消泡剂25μl/L。在温度30℃、转数220rpm条件下培养24小时左右,重组人CPB酶原种子菌体OD600可以达到10~20。在19L发酵罐水平,优化得到重组人CPB酶原发酵工艺参数:进罐种子接种量1.5%,在温度25℃,pH6.0,菌体OD600为200左右时,以每三小时增加1.Oml/L.h的补料速率加入甲醇进行诱导,培养116~120小时后,重组人CPB酶原表达量可达800mg/L以上。采用IMAC亲和层析和Qff离子交换层析进行CPB酶原产物的纯化。优化得到重组人CPB酶原纯化工艺参数:保持上样前重组人CPB酶原样品pH值不变,选择20mM Tris+0.3M NaCl体系作为IMAC亲和层析缓冲体系;选择10mM/20 mM Tris+5mMNaCl作为Qff离子交换层析缓冲体系。重组人CPB纯度达到95%以上,优于国内报道的同产品的纯度(90%),重组人CPB酶比活达120U/mg以上。在500L发酵罐生产规模水平,按上述优化的发酵和纯化工艺进一步放大,重组人CPB酶表达量稳定且达到760mg/L以上,重组人CPB纯度达95%以上,酶比活达120 U/mg以上。本研究建立的重组人CPB生产工艺操作简单、重复性强、稳定性好,已达到规模化生产的水平。得到的重组人CPB酶已应用在胰岛素加工试生产,酶切收率可达35%以上。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 缩略词表
  • 第1章 绪论
  •   1.1 蛋白酶及其分类
  •   1.2 羧肽酶的分类
  •   1.3 金属羧肽酶的分类
  •   1.4 羧肽酶A/B
  •   1.5 羧肽酶的应用
  •   1.6 选题的意义及研究内容
  • 第2章 重组人CPB酶原毕赤酵母表达菌株的构建
  •   2.1 引言
  •   2.2 实验材料及仪器设备
  •     2.2.1 菌种及载体
  •     2.2.2 试剂
  •     2.2.3 主要仪器及型号
  •     2.2.4 实验溶液配制
  •   2.3 实验方法
  •     2.3.1 目的基因的获得
  •     2.3.2 重组人CPB酶原毕赤酵母表达载体的构建与鉴定
  •     2.3.3 重组人CPB酶原毕赤酵母表达菌株的构建
  •     2.3.4 重组人CPB酶原毕赤酵母表达菌株诱导表达
  •     2.3.5 SDS-PAGE电泳分析方法
  •   2.4 结果及讨论
  •     2.4.1 重组质粒pPIC9-PCPB的构建与鉴定
  •     2.4.2 重组质粒pPIC9-PCPB的导入
  •     2.4.3 重组人CPB酶原毕赤酵母表达菌株的筛选
  •   2.5 本章小结
  • 第3章 重组人CPB的发酵及纯化
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验材料及仪器设备
  •     3.2.1 菌种
  •     3.2.2 试剂
  •     3.2.3 主要仪器及型号
  •     3.2.4 实验溶液配制
  •   3.3 实验方法
  •     3.3.1 重组人CPB的发酵工艺
  •     3.3.2 重组人CPB的发酵工艺优化
  •     3.3.3 重组人CPB的纯化工艺
  •     3.3.4 重组人CPB的纯化工艺优化
  •     3.3.5 重组人CPB酶原的酶切
  •     3.3.6 重组人CPB的纯化蛋白检测
  •   3.4 结果与讨论
  •     3.4.1 重组人CPB酶原种子培养基的优化
  •     3.4.2 重组人CPB酶原发酵基础盐培养基的优化
  •     3.4.3 重组人CPB酶原发酵培养进罐种子接种量的优化
  •     3.4.4 重组人CPB酶原发酵培养诱导温度的优化
  •     3.4.5 重组人CPB酶原发酵培养甲醇诱导pH值的优化
  •     3.4.6 重组人CPB酶原发酵培养甲醇补料速率的优化
  • 600值的优化'>    3.4.7 重组人CPB酶原发酵培养诱导OD600值的优化
  •     3.4.8 重组人CPB酶原的IMAC亲和层析缓冲体系的优化
  •     3.4.9 重组人CPB酶原的IMAC亲和层析中样品pH值的优化
  •     3.4.10 重组人CPB酶原的IMAC亲和层析NaCl浓度的优化
  •     3.4.11 重组人CPB的Qff离子交换层析NaCl浓度的优化
  •     3.4.12 重组人CPB的Qff离子交换层析Tris浓度的优化
  •     3.4.13 重组人CPB酶原的酶切
  •     3.4.14 重组人CPB的纯化蛋白检测
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 重组人CPB的酶活研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验材料及仪器设备
  •     4.2.1 实验材料
  •     4.2.2 试剂
  •     4.2.3 主要仪器及型号
  •     4.2.4 实验溶液配制
  •   4.3 实验方法
  •     4.3.1 重组人CPB活性测定
  •   4.4 结果与讨论
  •     4.4.1 重组人CPB比活力
  •     4.4.2 NaCl浓度对重组人CPB活性的影响
  •     4.4.3 EDTA浓度对重组人CPB活性的影响
  •     4.4.4 金属离子对重组人CPB活性的影响
  •     4.4.5 尿素浓度对重组人CPB活性的影响
  •     4.4.6 重组人CPB的保存方法
  •   4.5 本章小结
  • 第5章 重组人CPB的规模化生产及其应用
  •   5.1 引言
  •   5.2 重组人CPB发酵试生产
  •   5.3 重组人CPB纯化试生产
  •   5.4 重组人CPB酶比活
  •   5.5 重组人CPB对胰岛素的加工
  •   5.6 本章小结
  • 全文总结
  • 参考文献
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 胡静

    导师: 蔡谨

    关键词: 重组人,毕赤酵母表达系统,层析,规模化生产,胰岛素加工

    来源: 浙江大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 浙江大学

    分类号: Q55

    DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000737

    总页数: 61

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