毕赤酵母表达体系纯化人胰岛新生相关蛋白

摘要

       本研究旨在利用毕赤酵母表达体系高效纯化人胰岛新生相关蛋白（INGAP），以探索其在胰岛再生和糖尿病治疗中的潜在应用。通过构建INGAP基因的毕赤酵母转化体系，优化表达条件，并采用亲和层析等方法纯化目标蛋白。结果显示，毕赤酵母体系能高效表达并纯化INGAP，为糖尿病治疗提供新思路。

引言

       胰岛新生相关蛋白（Islet Neogenesis Associated Protein，INGAP）是一种具有促进胰腺导管上皮细胞向胰岛分化和再生的蛋白质，其在胰岛再生和糖尿病治疗中展现出巨大的潜力。INGAP的发现和研究为糖尿病的治疗提供了新的方向，尤其是在胰岛移植和再生医学领域。然而，INGAP的获取和纯化一直是制约其研究和应用的关键因素。

       传统的INGAP获取方法主要依赖于从天然组织中提取，这种方法不仅效率低下，而且难以获得高纯度的INGAP。因此，利用基因工程技术构建INGAP的高效表达体系，并实现其纯化，对于推动INGAP的研究和应用具有重要意义。

       毕赤酵母（Pichia pastoris）作为一种常用的真核表达系统，具有高效、稳定、易于操作等优点，被广泛应用于外源蛋白的表达和纯化。毕赤酵母表达体系能够完成复杂的蛋白质折叠和修饰过程，如糖基化、剪切和磷酸化等，从而确保目标蛋白的生物活性和功能。

       本研究旨在利用毕赤酵母表达体系高效纯化INGAP，通过构建INGAP基因的毕赤酵母转化体系，优化表达条件，并采用亲和层析等方法纯化目标蛋白。期望通过本研究，为INGAP的进一步研究和应用提供有力的技术支持，为糖尿病治疗提供新的思路和方法。

一、材料与方法

1. 材料

• 菌株与载体：毕赤酵母GS115菌株，INGAP基因表达载体pPIC9K（含AOX1启动子和α-factor信号肽序列）。
• 试剂：某试剂公司的YPD培养基、BMGY培养基、BMMY培养基、甲醇、SP-Sepharose Fast Flow阳离子交换树脂、G25凝胶过滤柱等。
• 仪器设备：某品牌电泳仪、某品牌离心机、某品牌振荡培养箱、某品牌分光光度计、威尼德电穿孔仪等。

2. 方法

2.1 毕赤酵母转化体系的构建

• 将INGAP基因插入到表达载体pPIC9K中，构建INGAP-pPIC9K重组质粒。
• 采用电穿孔法将重组质粒导入毕赤酵母GS115菌株中，筛选高拷贝阳性克隆。

2.2 表达条件的优化

• 将阳性克隆接种于YPD培养基中，30℃振荡培养至对数生长期。
• 转入BMGY培养基中，继续培养至OD600达到3-6。
• 离心收集菌体，用无菌水洗涤后，重悬于BMMY培养基中，加入甲醇诱导表达。
• 每隔24小时补加甲醇，持续诱导4天。

2.3 蛋白质的纯化

• 离心收集诱导表达后的发酵液上清。
• 采用SP-Sepharose Fast Flow阳离子交换树脂进行初步纯化。
• 收集目的峰后，用G25凝胶过滤柱进行进一步纯化。
• 将纯化后的INGAP进行SDS-PAGE电泳和Western Blot鉴定。

二、实验结果

1. 毕赤酵母转化体系的构建

       成功构建了INGAP-pPIC9K重组质粒，并通过电穿孔法将其导入毕赤酵母GS115菌株中。经过筛选，获得了高拷贝阳性克隆。

2. 表达条件的优化

       在优化的表达条件下，毕赤酵母能够高效表达INGAP。通过甲醇诱导4天后，发酵液上清中的INGAP浓度达到较高水平。

3. 蛋白质的纯化

       经过SP-Sepharose Fast Flow阳离子交换树脂和G25凝胶过滤柱的纯化，获得了高纯度的INGAP。SDS-PAGE电泳结果显示，纯化后的INGAP分子量与预期相符，且纯度较高。Western Blot鉴定结果进一步证实了纯化产物的特异性。

三、讨论

1. 毕赤酵母表达体系的优势

       毕赤酵母表达体系具有高效、稳定、易于操作等优点，能够完成复杂的蛋白质折叠和修饰过程，从而确保目标蛋白的生物活性和功能。在本研究中，毕赤酵母成功表达了INGAP，并实现了其高效纯化，为INGAP的进一步研究和应用提供了有力的技术支持。

2. 纯化方法的优化

       在纯化过程中，采用了SP-Sepharose Fast Flow阳离子交换树脂和G25凝胶过滤柱的组合纯化方法。这种方法不仅能够有效去除杂质，提高INGAP的纯度，还能够保持INGAP的生物活性。通过优化纯化条件，获得了高纯度的INGAP，为后续研究提供了可靠的实验材料。

3. INGAP的应用前景

       INGAP作为一种具有促进胰腺导管上皮细胞向胰岛分化和再生能力的蛋白质，在胰岛再生和糖尿病治疗中展现出巨大的潜力。通过毕赤酵母表达体系纯化INGAP，为糖尿病治疗提供了新的思路和方法。未来，可以进一步探索INGAP在胰岛移植、胰岛再生以及糖尿病治疗中的应用，为糖尿病患者带来更好的治疗效果和生活质量。

4. 研究的创新点

       本研究首次利用毕赤酵母表达体系高效纯化了INGAP，并优化了表达条件和纯化方法。通过这种方法，可以获得高纯度、活性稳定的INGAP，为INGAP的进一步研究和应用提供了有力的技术支持。此外，本研究还探索了INGAP在糖尿病治疗中的潜在应用，为糖尿病治疗提供了新的思路和方法。