重組敬釗毒素在畢赤酵母中的表達與純化研究

蔣倩倩 李慧玲 劉莉莉 高寧 程玉鵬

（黑龍江中醫藥大學藥學院，黑龍江哈爾濱 150040）お

摘要

［目的］研究重組敬釗毒素在畢赤酵母中的表達與純化。［方法］通過設計、構建Jztx-III/pPIC9k表達載體，經電轉化、甲醇誘導后使敬釗毒素在畢赤酵母GS115中進行表達，并利用C-端6×His標簽進行分離純化。［結果］Jztx-III可以在畢赤酵母GS115中高效表達，經親和層析純化后其產量可達到95 mg/L。［結論］該試驗結果解決了敬釗毒素資源有限產量較低的問題。

關鍵詞 蜘蛛毒素；畢赤酵母；基因工程

中圖分類號 SB188文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2014）19-06166-01

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The Expression and Purification of Jingzhao Toxin in 玃ichia pastoris

JIANG Qian瞦ian, CHENG Yu瞤eng et al

(College of Pharmacy, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin, Heilongjiang 150040)

Abstract ［Objective］ To study expression and purification of Jingzhao toxin in 玃ichia pastoris. ［Method］ Jztx睮II GS115/pPIC9k plasmid was constructed to express Jingzhao toxin睮II in 玃ichia pastoris. A 6×His tag in C瞭erminus was employed to purify the recombinant Jztx 睮II. ［Result］ The results showed that Jztx 睮II can be expressed in 玃ichia pastoris 獹S115 effectively. The production of Jztx 睮II can reach to 95 mg/L after purified by affinity chromatography. ［Conclusion］ The experiment results solve the problem of lower yield of Jingzhao toxin limited resource.

Key wordsSpider toxin; 玃ichia pastoris; Genetic engineering

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基金項目 黑龍江中醫藥大學校基金（201004）；黑龍江中醫藥大學優秀創新人才支持計劃（2012RCQ12）。

作者簡介

蔣倩倩（1981-），女，黑龍江哈爾濱人，講師，碩士，從事生物制藥研究。*通訊作者，副教授，博士，從事生物制藥┭芯俊＊

收稿日期 20140604

蜘蛛毒素成分復雜，由一系列蛋白質、多肽、神經毒素、核酸、氨基酸、無機鹽組成，這些成分可以對脊椎動物和無脊椎動物產生不同的生物學效應［1］。根據蜘蛛毒素的藥理和生物化學特性，蜘蛛毒素可以分為離子通道毒素、非神經毒素、酶及低分子量化合物［2］。

敬釗毒素-III (Jztx-III，分子量3 919.3 Da)是從中國狼蛛敬釗纓毛蛛中分離的小分子多肽，由36個氨基酸組成且分子結構復雜，其內部含有3個交錯的二硫鍵分別是：I-IV, II-V和 III-VI (Cys4-Cys19, Cys11-Cys24, and Cys18-Cys31)［3］。這種毒素專一作用于鉀離子電壓門控通道Kv2.1和鈉離子電壓門控通道Nav1.5，而對其他亞型的電壓通道無作用。正是由于其對電壓離子通道的特異性及獨特的分子機制，使得Jztx-III成為研究電壓敏感型毒素和離子通道相互作用的理想工具。但是由于敬釗毒素來源有限且含量低，限制了其在研究和醫療上的應用，因此研究開發蜘蛛毒素合成方法降低生產成本是目前亟待解決的問題。基因工程是生產生物活性肽的理想途徑，但目前對于重組Jztx-III多肽的表達的研究鮮有報道。筆者通過設計構建pPIC9k/Jztx-III表達載體，在畢赤酵母中表達重組敬釗毒素-III并利用其C-端6×His標簽進行分離純化，以期為蜘蛛毒素的藥物開發奠定基礎。

1材料與方法

1.1 材料

表達載體 pPIC9k、獷. coli 獼M109、畢赤酵母GS115菌株，均由黑龍江中醫藥大學生物技術教研室保存。

1.2 Jztx-III的基因設計與合成

根據敬釗毒素-III全長基因序列及畢赤酵母偏愛密碼子對其進行全基因合成，5端添加EcoRⅠ位點，3端添加NotⅠ位點，同時在3端添加編碼6×His的分離純化標簽，該基因合成由上海生工完成。

1.3 重組表達質粒的構建

用限制性核酸內切酶EcoRⅠ和Not Ⅰ雙酶切pPIC9k載體，以T4連接酶將合成的JZTX-III基因與載體連接，16 ℃連接12 h，連接產物轉化到大腸桿菌感受態細胞JM109中。挑出單菌落，進行雙酶切鑒定，并送往上海生工進行測序。

1.4 pPIC9k/Jztx-III電轉化畢赤酵母

用SacⅠ酶切重組表達質粒 pPIC9k/JZTX-III使之線性化，電擊轉化至畢赤酵母菌GS115，轉化菌液涂布 RDB平板，30 ℃培養 72 h，挑取單克隆，在MD平板上篩選His+表型，分別接種于G418的YPD培養基平板上，篩選多拷貝轉化子，對陽性重組子進行PCR鑒定。

1.5 Jztx-III的誘導表達

挑選陽性菌落，置于BMGY培養基中，每24 h向培養基中添加100%甲醇至終濃度為0.5%~1.0%。用15% Trincine-SDS-PAGE 檢測JZTX-III表達情況。

1.6 Jztx-III的分離純化

菌體發酵離心所獲得上清，經Millipore 超濾管濃縮除鹽，利用High Affinity Ni-NTA Resin（南京金斯瑞）進行親和層析。洗脫產物由15% Trincine-SDS-PAGE檢測。

2 結果與分析

2.1 pPIC9k/Jztx-III表達載體構建

根據敬釗毒素-III全長基因序列并依據畢赤酵母偏愛密碼子設計合成敬釗毒素-III的全長DNA序列，與表達載體pPIC9k連接后，經EcoR I和Not I雙酶切及測序結果表明片段大小及序列與pPIC9k及Jztx-III大小相符。

2.2 pPIC9k/Jztx-III陽性轉化子的鑒定

pPIC9k/Jztx-III經SacⅠ酶線性化后，電轉化至畢赤酵母菌GS115，并經MD

平板、G418平板篩選獲得了多拷貝轉化子。選取其中8株His+陽性重組子進行PCR鑒定（圖1）。經過PCR擴增后獲得2個片段，分別為2.2 kb的AOX基因和642 bp（Jztx-III+492kb側翼序列）片段，證明Jztx-III已經整合入GS115基因組。

圖1pPIC9k/Jztx-III陽性轉化子的PCR鑒定結果

2.3 重組Jztx-III的分離純化

含有pPIC9k/Jztx-III的陽性菌落在BMGY培養基培養并甲醇誘導72 h后產量達到最高，利用High Affinity Ni-NTA Resin進行親和層析，樣品經洗脫液洗脫后，15% Tricine-SDS-PAGE檢測（圖2），結果顯示，經純化后獲得分子量為5 kD左右的多肽，該分子量與敬釗毒素-3理論值3.9 kD加0.84 kD的6×His標簽相符。經BCA法檢測發現，Jztx-III濃度可達到95 mg/L。

圖2 Tricine-SDS-PAGE 檢測純化的Jztx-III

3 結論與討論

蜘蛛毒素為富含二硫鍵的多肽，其分子量小、結構復雜、體外的折疊效率比較低，因此很難通過化學合成的方法復現其功能區。采用基因工程方法，在體內進行蜘蛛毒素的合成是一條理想的途徑。試驗選擇巴斯德畢赤酵母作為Jztx-III

的表達體系，其優勢在于酵母表達系統是具有高效分泌的真核表達系統，可對目的蛋白進行翻譯后修飾，幫助敬釗毒素形成正確結構。同時，為了進一步提高Jztx-III的表達量，試驗根據畢赤酵母偏愛密碼子對Jztx-III基因進行了優化設計，并在其C-端添加了6×His標簽，構建了pPIC9k/Jztx-III表達載體，該標簽的加入有利于表達后的分離純化且不對多肽的活性有影響。經電轉化、甲醇誘導、High Affinity Ni-NTA純化后，Jztx-III可以成功在畢赤酵母GS115中表達，產量達到95 mg/L，實現了Jztx-III在畢赤酵母中得高效表達。而對于重組Jztx-III的生物學活性，有待于進一步┭芯俊＊

參考文獻

［1］ ORI M，IKEDA H.Spider venoms and spider toxins［J］.Journal of Toxicology-Toxin Reviews，1998，17(3):405-426.

［2］ RASH L D，HODGSON W C.Pharmacology and biochemistry of spider venoms［J］.Toxicon，2001，40(3):225-254.

［3］ XIAO Y C，TANG J Z，YANG Y J，et al.Jingzhaotox瞚n睮II，a novel spider toxin inhibiting activation of voltage瞘ated sodium channel in rat cardiac myocytes［J］.J Biol Chem，2004，279(25):26220-26226.