杂合肽MB7R抑菌机理研究及在Sf9细胞中串联表达

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抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMPs)是由生物体产生具有抗微生物活性的短肽,通常由6-60个氨基酸组成,呈现酸碱稳定性和热稳定性,抗菌谱较广。杂合方法是一种近年来兴起的抗菌肽改造策略,将两种或两种以上具有不同特性的抗菌肽融合产生新的抗菌肽,引入不同抗菌肽的特性,定向对抗菌肽进行改造。因此,通过杂合方式对抗菌肽氨基酸序列进行改造,提高抑菌活性、降低细胞毒性已成为抗菌肽研究的热点与难点。以本课题组发现的家蝇抗菌肽MDAP-2为母肽,与抗菌活性强的BuforinⅡ衍生肽的α-螺旋区域(3×RVVR)进行杂合,通过生物信息学工具对杂合结果进行分析并筛选出优势肽MB19(KFFTLLARVVRRVVRRVVR)。利用氨基酸替换方法设计杂合肽MB5R[MB19氨基酸序列中5号位亮氨酸(L)被精氨酸(R)替换]、MB7R[MB19氨基酸序列中的7号位丙氨酸(A)、5号位亮氨酸(L)被替精氨酸(R)替换]、MB19n(MB19的C-末端进行酰胺化修饰),通过提高正电荷含量、降低疏水性和疏水力矩等方式提高杂合肽的抑菌活性、减小细胞毒性。利用化学方法合成上述4条杂合肽,通过体外抑菌活性实验、细胞毒性实验、溶血活性实验和稳定性实验等筛选出抑菌活性更强、细胞毒性更低、稳定性更好的的杂合肽MB7R;通过细胞外膜通透性实验、内膜通透性实验、扫描电镜分析、透射电镜分析、DNA阻滞实验证实MB7R可以通过破坏细菌细胞膜与细菌DNA结合杀死细菌。在获得抗菌活性强、细胞毒性低的杂合肽MB7R基础上,利用同尾酶构建MB7R多聚串联体,增大目的基因长度。通过Bac-to-Bac系统转座原理,将目的基因12MB7R插入到pFastBac中的表达框位点上,经Tn7转座子将重组的pFastBac-12MB7R插入到Bacmind的Tn7表达框位点上,成功构建穿梭载体Bacmid-12MB7R。通过脂质体转染将重组杆状病毒质粒转染到Sf9昆虫细胞中,成功表达了分子量约为28.38 kDa串联蛋白体12MB7R,反复侵染获得高滴度病毒,利用Western Blot优化表达条件,为进一步扩大杂合肽MB7R制备及兽医临床应用奠定基础。主要实验结果如下:1.利用杂合方法设计杂合抗菌肽,通过生物信息学分析筛选出1条优势肽MB19,在MB19基础上利用氨基酸替换方法优化设计3条衍生肽(MB5R、MB7R和MB19n),化学合成上述4条杂合肽,利用体外抑菌实验、细胞毒性实验、溶血活性实验和稳定性实验等筛选出1条活性好的杂合肽MB7R。2.通过细胞外膜通透性实验(NPN)、内膜通透性实验(ONPG)证实,杂合肽MB19、MB5R、MB7R对细菌细胞膜具有破坏作用;通过扫描电镜和透射电镜对菌体细胞膜及内容物进行观察,证实了杂合肽MB7R作用靶点是细菌细胞膜;DNA阻滞实验表明,杂合肽破坏细胞膜进入胞内后可以与DNA作用,杀死细菌。3.成功构建了pFast-12MB7R供体质粒并产生Bacmid-12MB7R重组杆状病毒;利用脂质体转染法成功侵染Sf9昆虫细胞,成功表达了分子量约为28.38 kDa的串联蛋白体12MB7R,利用Western Blot优化侵染时间,病毒侵染Sf9细胞72h时蛋白表达量最高,通过Ni2+亲和层析纯化获得串联蛋白体12MB7R。为杂合肽MB7R大量制备及兽医临床应用奠定基础。
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