基因工程的下游技术 重组蛋白的表达、纯化和分析.ppt

基因工程的下游技术

重组蛋白的表达、纯化和分析重组蛋白的表达
表达体系：
表达载体原核
受体细胞真核选择表达载体常用的关键元件：
启动子和调节序列（表达强弱、细胞或组织特异性、表达调节等，如本实验的乳糖操纵子。）
融合基因（纯化、标签，或增强蛋白可溶性等。如多聚His标签－6×His，便于镍柱亲和层析纯化。GST融合蛋白用GST柱亲和层析）
分泌信号
筛选标记
其它

重组蛋白的纯化
亲和层析
离子交换层析
凝胶过滤层析
……

本单元实验流程：
细菌（pEF-GFPuv）

实验十重组DNA在大肠杆菌中的诱导表达实验目的
实验原理
材料与试剂
实验仪器
操作步骤
注意事项
实验安排
思考与讨论实验目的

了解和掌握IPTG诱导表达的原理。
了解降解物阻遏的现象及其机理。实验原理
操纵子是基因表达的协调单位。通常由2个以上功能相关的结构基因以及一些调节序列（如启动子序列、操纵序列等）组成。
乳糖操纵子由三个结构基因Z、Y、A和操纵序列、启动子、CAP结合位点等调节序列组成。乳糖操纵子的诱导表达
当没有乳糖存在时，调节基因lacI表达，转录的mRNA翻译成阻遏蛋白。阻遏蛋白与操纵序列lacO结合，阻碍了结合在旁边启动子的RNA聚合酶向前移动，使结构基因不能转录，也就不能翻译出蛋白质。也就是说，当没有乳糖存在时，乳糖操纵子处于阻碍状态。乳糖操纵子的诱导表达（续）
当有乳糖存在时，乳糖转化为异乳糖，异乳糖作为诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的构象发生改变，而不能结合到操纵序列上，RNA聚合酶可以从启动子向3’端移动，于是，结构基因可以转录出mRNA，然后翻译出蛋白质。也就是说，当有乳糖存在时，乳糖操纵子被诱导。
乳糖操纵子的诱导物是异乳糖。IPTG是异乳糖的结构类似物。由于IPTG不会被分解，它的诱导作用是持久的。乳糖操纵子的诱导表达（续）
本实验所使用的表达载体上含有乳糖操纵子的调节序列，目的基因为绿色荧光蛋白基因。在IPTG的诱导下，目的基因表达可增强105倍。然而，诱导表达常常受到温度和诱导物的影响。乳糖操纵子的降解物阻遏
当细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中生长时，通常优先利用葡萄糖，而不利用乳糖。只有当葡萄糖耗尽后，细菌才能充分利用乳糖，这种现象称葡萄糖效应，其实质是由葡萄糖降解物引起的阻遏作用，所以又称降解物阻遏（catabolicrepression）。乳糖操纵子的降解物阻遏（续）
降解物阻遏的机理：代谢物基因激活蛋白（CatabolitegeneActivationProtein，CAP），又称cAMP受体蛋白（cAMPReceptorProtein，CRP）属于激活蛋白的一种，对乳糖操纵子进行正调节。
CAP分子内分别有DNA结合区和cAMP结合区。当CAP与cAMP结合后，就可结合到CAP结合位点上，促进转录。
葡萄糖降解物能抑制腺苷酸环化酶的活性，并活化磷酸二酯酶的活性，从而降低cAMP的浓度，抑制转录。阻遏蛋白负调节与CAP正调节的协调
当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；而没有CAP存在时，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。只有在CAP存在且没有阻遏蛋白与操纵序列结合时，或者说只有高乳糖低葡萄糖时，操纵子发挥最大转录活性。
这种协调与细菌对碳源的优先利用相一致。ThestructureoflacoperonRepressorandnegativeregulation异乳糖异丙基硫代半乳糖苷
低乳糖时材料与试剂
材料
含pUC18质粒工程菌及含pGFPuv质粒工程菌。
试剂
LB液体培养基：
蛋白胨（tryptone）10g、酵母粉（yeastextract）5g、NaCl10g，加800mL双蒸水溶解，用10MNaOH调pH至7.2-7.5，定容至1000mL。
分装，高压灭菌，4℃保存。氨苄青霉素溶液：
无菌双蒸水配成100mg/mL，分装，-20℃保存，使用终浓度为50μg/mL或100μg/mL。
IPTG溶液：
将238.3mgIPTG溶解于10mL双蒸水，0.22μm细菌滤器过滤除菌，分装，-20℃保存备用，贮存浓度为100mM。
20%葡萄糖溶液：
20g葡萄糖溶解于适量双蒸水，定容至100mL，121℃，15min灭菌，4℃保存。实验仪器

超净工作台、恒温摇床、离心机等。
操作步骤
挑取含pUC18质粒工程菌及含pGFPuv质粒工程菌单菌落，分别接种于含氨苄青霉（终浓度为100μg/mL，以下同)的5mL的LB培养基中，于37℃、250rpm过夜培养12h-14h至对数生长期。
取3支已灭菌的大试管，分别加入5mL含有氨苄青霉素的LB培养液，编号为1#，2#，3#，另取一个250mL的灭菌三角瓶，编号为6#，加入50mL含氨苄青霉素的LB培养液。