張明杰

（廣東紫金正天藥業(yè)有限公司，河源 517000）

人LL-37與干擾素α2a密碼子的優(yōu)化及其在畢赤酵母中的融合表達(dá)

張明杰

（廣東紫金正天藥業(yè)有限公司，河源 517000）

通過密碼子優(yōu)化，在畢赤酵母中高效表達(dá)人LL-37與IFN-α2a融合蛋白。先按P. pastoris密碼子偏好性對(duì)LL-37與IFN-α2a的原始密碼子進(jìn)行了改造，并在二者之間加上GlyGlyGlyGlySer的柔性連接接頭，人工合成設(shè)計(jì)的新序列，最后通過pPIC9K載體將其整合入P. pastoris GS115的基因組，構(gòu)建出重組菌株GS115LI。利用遺傳霉素濃度梯度篩選出兩株高拷貝的GS115LI1和GS115LI2菌株。對(duì)這兩株菌經(jīng)發(fā)酵誘導(dǎo)后的發(fā)酵液進(jìn)行SDS-PAGE檢測(cè)、抗病毒活性檢測(cè)和抗菌活性檢測(cè)，證明重組株既能夠成功表達(dá)出LL-37與IFN-α2a的融合蛋白，而且該融合蛋白成功保留了抗菌肽與干擾素的功能活性。誘導(dǎo)發(fā)酵后，融合蛋白的產(chǎn)量可達(dá)到819.1 mg/L，經(jīng)鹽析、疏水層析和離子交換層析分離，可得到純度達(dá)97%的融合蛋白產(chǎn)物，回收率可達(dá)到46.2%，純化后產(chǎn)品的效價(jià)可達(dá)2.6×108IU/mg。經(jīng)過密碼子優(yōu)化后，成功實(shí)現(xiàn)在畢赤酵母中高效表達(dá)出既有LL-37抗菌活性又具有干擾素α2a活性的融合蛋白。

干擾素α2a LL-37 融合 表達(dá)

干擾素發(fā)現(xiàn)于1957年，后續(xù)的研究證實(shí)其具有抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等生理功能，可由人或動(dòng)物的機(jī)體在受到病毒的侵?jǐn)_下誘導(dǎo)產(chǎn)生，同時(shí)某些細(xì)菌和化合物也能刺激機(jī)體的細(xì)胞合成干擾素［1］。

按合成干擾素的細(xì)胞差異，通常將干擾素區(qū)分為α、β、γ三型，其中α主要由白細(xì)胞合成，β型主要由成纖維細(xì)胞合成，γ型主要由T細(xì)胞合成。每一型又根據(jù)氨基酸組成上的差異進(jìn)一步分為亞型，α的

亞型最多，目前有23個(gè)［2］。根據(jù)干擾素作用方式的不同，又可將干擾素分為I、II和III型，α型與β型屬于I型，均與一個(gè)獨(dú)特的細(xì)胞表面受體結(jié)合發(fā)揮抗病毒與腫瘤作用；γ為II型，主要起調(diào)節(jié)免疫作用；新發(fā)現(xiàn)的λ干擾素?fù)碛信cI型不同的結(jié)合受體，歸為III型［3，4］。α干擾素穩(wěn)定性非常高，能在2.0-10.0的pH范圍內(nèi)維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在56℃條件下維持30 min活性不降低，抗病毒和腫瘤的譜系寬廣，是目前臨床上最普遍使用的抗病毒和抗腫瘤藥物［5，6］。

目前，干擾素均通過基因工程技術(shù)生產(chǎn)。α干擾素在生產(chǎn)和使用過程中存在的主要問題一是基因工程菌產(chǎn)量低，生產(chǎn)成本高；二是α干擾素分子量小，容易被腎小球?yàn)V過，臨床應(yīng)用時(shí)半衰期短，約每2 d就需要重新用藥一次［7，8］。對(duì)于產(chǎn)量低的問題，目前主要通過優(yōu)化表達(dá)系統(tǒng)和發(fā)酵工藝方面著力。對(duì)于半衰期短的問題，目前常采取的方法包括PEG修飾以增加分子量，掩蓋分子表面的抗原決定簇和蛋白酶作用位點(diǎn)［9，10］；同人白蛋白或免疫球蛋白Fc片段融合增加分子量，減少腎小球?yàn)V過［11，12］；在合適的位置引入糖基化掩蔽蛋白酶位點(diǎn)和增大分子量［13］等。很多病毒均具有誘發(fā)腫瘤的能力，因此同時(shí)具有抗病毒與抗腫瘤能力的α干擾素在此類疾病的治療方面作用重要。同時(shí)，多數(shù)腫瘤患者由于其自身的免疫系統(tǒng)不同程度的受到破壞，因此，還需特別預(yù)防細(xì)菌感染?；谂R床需要同時(shí)抗真菌、抗細(xì)菌和抗腫瘤的特點(diǎn)，將人IFN-α2a與LL-37經(jīng)過按畢赤酵母的密碼子偏好性進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建高產(chǎn)工程菌，以期在此基礎(chǔ)上生產(chǎn)出長(zhǎng)效的三聯(lián)干擾素。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種 大腸桿菌（Escherichia coli）DH5α與畢赤酵母（Pichia pastoris）GS115由本試驗(yàn)保藏。

1.1.2 載體 pPIC9K由本試驗(yàn)保藏；pMD18-T由寶生物工程（大連）有限公司生產(chǎn)。

1.1.3 培養(yǎng)基 LB培養(yǎng)基；MD、MM、YPD固體培養(yǎng)基；BMGY與BMMY液體培養(yǎng)基參考文獻(xiàn)［4］。

1.1.4 主要試劑 PCR聚合酶（TaKaRa La Taq）、限制性內(nèi)切酶、T4連接酶、質(zhì)粒少量提取試劑盒、DNA純化試劑盒、DNA膠回收試劑盒等均購(gòu)自寶生物工程（大連）有限公司。其它試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 人LL-37與IFN-α2a DNA序列的密碼子優(yōu)化 在保證人LL-37與IFN-α2a氨基酸序列完整性的前提下，按照P. pastoris對(duì)密碼子的偏好性特點(diǎn)，對(duì)他們的DNA序列進(jìn)行優(yōu)化［5］。

1.2.2 融合表達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選用pPIC9K質(zhì)粒為表達(dá)載體，表達(dá)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 人LL-37與IFN-α2a表達(dá)的DNA序列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2.3 基因合成 經(jīng)過密碼子優(yōu)化和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所得的序列，再在5'端和3'端分別加上EcoR I和Not I雙酶切位點(diǎn)，交由上海生物工程公司全序列合成，克隆至pMD18-T載體，構(gòu)建質(zhì)粒pMD-18 Fall-IFN。

1.2.4 重組質(zhì)粒構(gòu)建 分別用EcoR I和Not I雙酶切pPIC9K和pMD-18 Fall-IFN質(zhì)粒，經(jīng)凝膠電泳后切膠分別回收約9 300 bp和700 bp的片段，用膠回收試劑盒回收片段，并用T4 ligase連接，構(gòu)建分泌型重組質(zhì)粒pPIC9K-Fall-IFN，用CaCl法轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α［6］，利用LB-Amp平板篩選重組子。挑選陽(yáng)性轉(zhuǎn)化子送上海生工進(jìn)行測(cè)序，確定質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)。

1.2.5 重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化畢赤酵母 用Sac I單酶切pPIC9K-Fall-IFN成線性重組質(zhì)粒，通過電擊轉(zhuǎn)化法將其轉(zhuǎn)入P. pastoris GS115中構(gòu)建重組菌P. pastoris GS-115LI。電擊條件為1 500 kV，200 Ω，25 μF。轉(zhuǎn)化液涂布于MD平板30℃靜止培養(yǎng)3 d，挑選陽(yáng)性克隆，搖瓶后，用真菌基因組提取試劑盒提取基因組進(jìn)行PCR鑒定。引物為：SenseP1：5'-TTCGCCTTGTTGGGTGACTTCTTC-3'，AntisP2：5'-TCACTCCTTAGATCTCAAAGACTC-3'，退火溫度為58℃，以GS115基因組及未加模板的體系為對(duì)照組。

1.2.6 重組菌表型鑒定及多拷貝篩選 通過甲醇利用情況進(jìn)行重組菌表型鑒定。將PCR鑒定的陽(yáng)性轉(zhuǎn)化子編號(hào)，并將每菌株用滅菌牙簽同時(shí)接種MD和MM平板，30℃靜止培養(yǎng)5 d，觀察各菌株在兩種平板上的生長(zhǎng)情況。

通過遺傳霉素（G418）濃度梯度篩選多拷貝重

組株。首先制備遺傳霉素質(zhì)量濃度為0.25、0.5、1.0、2.0和3.0 mg/mL的YPD平板，然后將前面篩選的表型正常的重組菌株用滅菌牙簽點(diǎn)在5個(gè)遺傳霉素梯度平板上，30℃靜止培養(yǎng)4 d，觀察結(jié)果，能在高濃度下生長(zhǎng)良好的菌株為多拷貝菌株。

1.2.7 融合蛋白發(fā)酵與純化 將篩選的重組菌株，接種于25 mL BMGY培養(yǎng)液中，30℃ 250 r/min培養(yǎng)約16 h，至菌液OD600≈5，4℃ 4 000 r/min離心5 min，收集菌體，用25 mL BMMY培養(yǎng)液重懸細(xì)胞，誘導(dǎo)培養(yǎng)，每24 h按體積比為0.5%加入純甲醇，連續(xù)誘導(dǎo)144 h以上，4℃ 12 000 r/min離心5 min，收集上清于-20℃凍存待用。

上清液中融合蛋白先用35%飽和度（NH4）2SO4鹽析，12 000 r/min離心收集鹽析沉淀，再將沉淀溶于0.8 mol/L（NH4）2SO4（pH8.3），上樣Phenyl-Sepharose FF疏水柱，用0.5 mol/L（NH4）2SO4洗脫后透析除鹽，樣品濃縮后再上樣DEAE Sephadex A-25陰離子交換柱，采用0.3 mol/L NaCl洗脫，收集含目的蛋白洗脫峰，濃縮后采用Sephacyal-HR200分子篩脫鹽，冷凍干燥得最終產(chǎn)品。

1.2.8 融合蛋白純度檢測(cè) 用SDS-PAGE法檢測(cè)融合蛋白純度，檢測(cè)參照文獻(xiàn)［8］進(jìn)行。以TaKaRa蛋白分子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（低）為Marker。以未經(jīng)誘導(dǎo)的發(fā)酵液為空白對(duì)照。

1.2.9 融合蛋白濃度檢測(cè) 以牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)，按Lowry法測(cè)定融合蛋白濃度。

1.2.10 融合蛋白產(chǎn)物活性分析 培養(yǎng)液中IFN-α2a的活性分析參照《中國(guó)藥典2010版》中《干擾素效價(jià)測(cè)定（細(xì)胞病變抑制法）》?；钚詷?biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自廣州市藥品檢測(cè)所。以總IFN-α2a活性計(jì)算純化過程中的回收率。

培養(yǎng)液中LL-37的活性測(cè)定參照文獻(xiàn)［17］。用大腸桿菌ATCC 25922以及ML 35p作為檢測(cè)菌種，用雙層瓊脂糖打孔法測(cè)定。底層培養(yǎng)基上打直徑3 mm的圓孔，每孔加10 μL發(fā)酵液，37℃孵化3 h后，在底層上覆蓋一層營(yíng)養(yǎng)瓊脂，37℃繼續(xù)培養(yǎng)20 h，測(cè)量無(wú)菌生長(zhǎng)的透明環(huán)直徑?？咕钚砸韵率接?jì)算：抗菌活性單位（U）=（抗菌環(huán)直徑-3）×10。

2 結(jié)果

2.1 LL-37與IFN-α2a DNA序列的密碼子優(yōu)化

人LL-37 DNA序列按P. pastoris密碼子偏好性優(yōu)化的結(jié)果見表1。

表1 LL-37密碼子優(yōu)化結(jié)果

經(jīng)修改后，人LL-37 DNA全序列經(jīng)Primer premier 5.0按標(biāo)準(zhǔn)密碼表翻譯后所得蛋白序列，與原始序列經(jīng)同樣方法翻譯后的蛋白序列，用www.nlm. ncbi.nih.gov 的Protein Blast比對(duì)完全一致，表明對(duì)人LL-37 DNA全序列按畢赤酵母的密碼子偏好性改變后，不影響其產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)組成。同時(shí)，序列G+C含量由優(yōu)化前的49%提高至優(yōu)化后的53%。G+C含量的升高將對(duì)基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的速度提高有利。

人IFN-α2a DNA序列按P. pastoris密碼子偏好性優(yōu)化的結(jié)果見表2。

表2 人IFN-α2a DNA密碼子優(yōu)化結(jié)果

經(jīng)修改后的DNA序列同前LL-37一樣進(jìn)行分析，表明修改后蛋白結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，但其中G+C含量由48.85%下降至47.26%，比原始含量降低了1.59%。該G+C含量的變動(dòng)在可接受的范圍，不會(huì)對(duì)后續(xù)的轉(zhuǎn)錄和翻譯速度產(chǎn)生明顯的影響。

2.2 人LL-37與IFN-α2a融合重組質(zhì)粒的構(gòu)建

經(jīng)過優(yōu)化的人LL-37 DNA序列（3'端不帶終止密碼子），通過4個(gè)甘氨酸和1個(gè)絲氨酸與IFN-α2a柔性聯(lián)結(jié)。重組質(zhì)粒pPIC9K-Fall-IFN的構(gòu)建過程見圖2。

將構(gòu)建的質(zhì)粒pPIC9K-Fall-IFN轉(zhuǎn)化入感受態(tài)E. coli DH5α，所挑選的陽(yáng)性轉(zhuǎn)化子經(jīng)搖瓶提取質(zhì)粒，用EcoR I和Not I雙酶切鑒定得到大小約為9 300 bp和690 bp的兩條片段，與預(yù)期的結(jié)構(gòu)一致。同時(shí)將質(zhì)粒送樣測(cè)序，得到的DNA序列與設(shè)計(jì)的結(jié)果一致。

圖2 重組質(zhì)粒pPIC9K-Fall-IFN構(gòu)建過程

2.3 重組質(zhì)料pPIC9K-Fall-IFN整合入畢赤酵母GSP115

重組菌P. pastoris GS115LI與原始菌P. pastoris GS115基因PCR結(jié)果（圖3）顯示，重組酵母基因組可擴(kuò)增得到大小約為690 bp的條帶，而空白的原始菌株GS115卻在相應(yīng)位置未出現(xiàn)相應(yīng)的條帶，這表明重組質(zhì)粒pPIC9K-Fall-IFN成功整合進(jìn)入了酵母的基因組中，所獲得的重組菌P. pastoris GS115LI與預(yù)期結(jié)果一致。

圖3 重組P. pastoris GS115LI與原始菌P. pastoris GS115基因PCR結(jié)果

2.4 篩選Mut+及多拷貝編碼基因重組菌

P. pastoris GS115為組氨酸缺陷型（His-），因此不能在不含組氨酸的MD平板上生長(zhǎng)。整合了含組氨酸編碼基因（His4）質(zhì)粒pPIC9K-Fall-IFN的菌株P(guān). pastoris GS115LI，由于獲得了組氨酸的合成能力，因此可以在不含組氨酸的MD平板上正常生長(zhǎng)，以此證明重組菌株P(guān). pastoris GS115LI可以正確地表達(dá)質(zhì)粒pPIC9K-Fall-IFN的轉(zhuǎn)錄單元。結(jié)果表明，前述試驗(yàn)所篩選出來(lái)的陽(yáng)性克隆pPIC9K-Fall-IFN均可以在MD平板上正常生長(zhǎng)，表明其都具有正確的表型（Mut+）。

通常情況下，重組菌株中質(zhì)粒pPIC9K-Fall-IFN的拷貝數(shù)越高，其表達(dá)目的產(chǎn)物的能力就越強(qiáng)，同時(shí)對(duì)遺傳霉素G418的抗性就越強(qiáng)。因此，通過遺傳霉素濃度梯度篩選出在高濃度下生長(zhǎng)的菌株，即表明其具有較高的拷貝數(shù)。本試驗(yàn)得到了在遺傳霉素為3 mg/mL濃度下能正常生長(zhǎng)的重組菌二株，分別命名為GS115LI1和GS115LI2，以供后續(xù)試驗(yàn)。

圖4 經(jīng)過誘導(dǎo)和未誘導(dǎo)的GS115LI1發(fā)酵液的SDS-PAGE

2.5 表達(dá)產(chǎn)物Fall-IFN-α2a分子檢測(cè)

經(jīng)過誘導(dǎo)和未經(jīng)誘導(dǎo)的GS115LI1發(fā)酵液的SDS-PAGE分析（圖4）顯示，在蛋白Marker的

表3 LL-37與IFN-α2a融合蛋白抗病毒與抗菌活性檢測(cè)

2.7 融合蛋白純化結(jié)果

融合蛋白的純化結(jié)果（表4）顯示，在LL-37與IFN-α2a融合蛋白純化過程中，總的回收率為46.2%，其中疏水層析的損失最大，達(dá)到20.2%，其次為鹽析損失19.0%，陰離子交換層析損失14.6%。最終產(chǎn)品的純度達(dá)到97%，滿足了醫(yī)用產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。利用Lowry法檢測(cè)分子篩脫鹽后的溶液融合蛋白總量（相當(dāng)于牛血清白蛋白）為378.4 mg，換算成產(chǎn)品的IFN-α2a活性為2.6×108IU/mg，發(fā)酵液中產(chǎn)物的產(chǎn)量為819.1 mg/L。

表4 LL-37與IFN-α2a融合蛋白純化過程中的純度與回收率

3 討論

LL-37是由人上皮細(xì)胞產(chǎn)生的一種具有抗菌活性的37肽，具有廣譜抗菌特性［18］。IFN是臨床常用的抗病毒藥物，已經(jīng)有將其與多種蛋白融合表達(dá)以改進(jìn)性能或增加功能的研究報(bào)道。例如，將其與載脂蛋白融合表達(dá)，可以增加干擾素在特定組織中的滲透性［19］；與人白蛋白融合表達(dá)以延長(zhǎng)干擾素的體內(nèi)半衰期［20］；與特異抗體表達(dá)以制備成靶向干擾素等［21］。到目前為止，未見有將干擾素與抗菌肽融合表達(dá)的報(bào)道。將干擾素與具有抗病毒和抗腫瘤活性的IFN-α2a融合表達(dá)，形成同時(shí)兼具抗菌、抗病毒和抗腫瘤的三重功效，特別適用于一些腫瘤患者的臨床應(yīng)用。LL-37與IFN-α2a的原始DNA序列的密碼子組成是與人的表達(dá)系統(tǒng)相適應(yīng)的，二者在P. pastoris中表達(dá)時(shí)，容易出現(xiàn)密碼子偏好性不同而降低產(chǎn)物的表達(dá)翻譯速度，難以獲得高產(chǎn)。在本試驗(yàn)中，首先按P. pastoris密碼子偏好性對(duì)LL-37與IFN-α2a的原始密碼子進(jìn)行了改造，并在二者之間加上GlyGlyGlyGlySer的柔性連接接頭，然后將設(shè)計(jì)的新序列通過人工合成，最后通過pPIC9K載體將其整合入P. pastoris GS115的基因組，構(gòu)建出重組菌株GS115LI。經(jīng)過設(shè)計(jì)特異性引物進(jìn)行PCR檢測(cè)，可以在GS115LI基因組中克隆出700 bp左右的DNA片段，表明融合的基因成功整合入宿主的基因組。利用遺傳霉素濃度梯度篩選出兩株高拷貝的GS115LI1和GS115LI2。對(duì)這兩株菌經(jīng)發(fā)酵誘導(dǎo)后的發(fā)酵液進(jìn)行SDS-PAGE檢測(cè)、抗病毒活性檢測(cè)和抗菌活性檢測(cè)，證明重組株既能夠成功表達(dá)出LL-37與IFN-α2a的融合蛋白，而且該融合蛋白成功保留了抗菌肽與干擾素的功能活性。

融合蛋白中的LL-37帶有部分負(fù)電荷，與同樣帶部分負(fù)電荷的IFN-α2a融合后，可以采用陰離子交換層析對(duì)其進(jìn)行純化。產(chǎn)物經(jīng)過鹽析、疏水層析和陰離子交換三步純化后，純度可達(dá)97%，能滿足藥典的純度要求。該工藝的缺點(diǎn)是回收率只有46.2%，這是非親和層板純化干擾素類產(chǎn)品的普遍通病［22］。采用帶親和標(biāo)簽的方式進(jìn)行表達(dá)，利用親和層析方式純化，可以克服收率低的問題，但又會(huì)產(chǎn)生成本高的缺陷［23］。低成本高回收率的干擾素類產(chǎn)品純化工藝還需要進(jìn)一步研究。20.1-29 kD之間，如圖中箭頭所示，誘導(dǎo)菌株具有明顯的條帶，未誘導(dǎo)菌株在相應(yīng)位置無(wú)條帶。LL-37與IFN-α2a融合蛋白的分子量約為26 kD，與圖中預(yù)期的一致。因此，可以判斷GS115LI1成功表達(dá)出了所需的LL-37與IFN-α2a融合蛋白。

2.6 重組菌株GS115LI產(chǎn)物活性分析

融合蛋白的抗病毒活性與抗菌活性測(cè)定結(jié)果（表3）顯示，重組菌GS115LI1與GS115LI2經(jīng)誘導(dǎo)后的發(fā)酵液中均能檢出較高的抗病毒和抗菌活性，這說(shuō)明了融合蛋白保證了二者各自的活性功能。

表達(dá)LL-37與IFN-α2a融合蛋白的工程菌的發(fā)酵工藝也是影響產(chǎn)品產(chǎn)量的重要因素［24］。本試驗(yàn)采用通用的方法對(duì)工程菌進(jìn)行了誘導(dǎo)表達(dá)，獲得了819.1 mg/L的產(chǎn)量，但還需要通過單因素試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)學(xué)試驗(yàn)方法對(duì)各工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

表達(dá)出來(lái)的LL-37與IFN-α2a融合蛋白，同時(shí)兼具抗菌、抗病毒和抗腫瘤的三重活性，特別適用于一些危重的腫瘤患者，因此該產(chǎn)品具有廣泛的市場(chǎng)前景。

4 結(jié)論

通過密碼子優(yōu)化，構(gòu)建出了在畢赤酵母人L-37與IFN-α2a融合蛋白重組菌株。經(jīng)對(duì)重組菌發(fā)酵誘導(dǎo)后的發(fā)酵液進(jìn)行SDS-PAGE檢測(cè)、抗病毒活性檢測(cè)和抗菌活性檢測(cè)，證明重組株既能夠成功表達(dá)出LL-37與IFN-α2a的融合蛋白，而且該融合蛋白成功保留了抗菌肽與干擾素的功能活性。誘導(dǎo)發(fā)酵后，融合蛋白的產(chǎn)量可達(dá)到819.1 mg/L，經(jīng)鹽析、疏水層析和離子交換層析分離，可得到純度達(dá)97%的融合蛋白產(chǎn)物，回收率可達(dá)到46.2%，純化后產(chǎn)品的效價(jià)可達(dá)2.6×108IU/mg。

［1］Gollob JA, Rathmell WK, Richmond TM, et al. Phase II trial of sorafenib plus interferon alfa-2b as first-or second-line therapy in patients with metastatic renal cell cancer［J］. Journal of Clinical Oncology, 2007, 25（22）：3288-3295.

［2］Marcellin P, Lau GKK, Bonino F, et al. Peginterferon alfa-2a alone, lamivudine alone, and the two in combination in patients with HBeAg-negative chronic hepatitis B［J］. New England Journal of Medicine, 2004, 351（12）：1206-1217.

［3］Liu YJ. IPC：professional type 1 interferon-producing cells and plasmacytoid dendritic cell precursors［J］. Annu Rev Immunol, 2005, 23：275-306.

［4］Vilcek J. Novel interferons［J］. Nature Immunology, 2003, 4（1）：8-9.

［5］Fensterl V, Sen GC. Interferons and viral infections［J］. Biofactors, 2009, 35（1）：14-20.

［6］De Veer MJ, Holko M, Frevel M, et al. Functional classification of interferon-stimulated genes identified using microarrays［J］. Journal of Leukocyte Biology, 2001, 69（6）：912-920.

［7］Foster GR, Finter NB. Are all type I human interferons equivalent?［J］. Journal of Viral Hepatitis, 1998, 5（3）：143-152.

［8］Mogensen KE, Lewerenz M, Reboul J, et al. The type I interferon receptor：structure, function, and evolution of a family business［J］. Journal of Interferon & Cytokine Research, 1999, 19（10）：1069-1098.

［9］Bell SJ, Fam CM, Chlipala EA, et al. Enhanced circulating halflife and antitumor activity of a site-specific pegylated interferon-α protein therapeutic［J］. Bioconjugate Chemistry, 2007, 19（1）：299-305.

［10］Jo YW, Youn YS, Lee SH, et al. Long-acting interferon-α 2a modified with a trimer-structured polyethylene glycol：Preparation, in vitro bioactivity, in vivo stability and pharmacokinetics［J］. International Journal of Pharmaceutics, 2006, 309（1）：87-93.

［11］Zhao HL, Yao XQ, Xue C, et al. Increasing the homogeneity, stability and activity of human serum albumin and interferon-α2b fusion protein by linker engineering［J］. Protein Expression and Purification, 2008, 61（1）：73-77.

［12］王磊, 何劍, 肖衛(wèi)華.人干擾素α2b和IgG Fc片段融合蛋白顯著延長(zhǎng)體內(nèi)半衰期［J］.生物工程學(xué)報(bào), 2008, 24（1）：53-62.

［13］Ceaglio N, Etcheverrigaray M, Kratje R, et al. Novel long-lasting interferon alpha derivatives designed by glycoengineering［J］. Biochimie, 2008, 90（3）：437-449.

［14］Ke Y, Huang WQ, Li J, et al. Enzymatic characteristics of a recombinant neutral protease I（rNpI）from Aspergillus oryzae expressed in Pichia pastoris［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60（49）：12164-12169.

［15］Sinclair G, Choy FYM. Synonymous codon usage bias and the expression of human glucocerebrosidase in the methylotrophic yeast Pichia pastoris［J］. Protein Expression and Purification, 2002, 26（1）：96-105.

［16］奧斯伯FM, 金斯頓RE, 賽德曼JG. 精編分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指南［M］.顏?zhàn)臃f, 王海林, 譯.北京：科學(xué)出版社, 1999.

［17］楊云霞, 朱玲, 王伯瑤, 等.人抗菌肽LL-37突變分子的特性和抗菌能力的比較［J］.華西藥學(xué)雜志, 2006, 21（5）：422-424.

［18］Kanthawong S, Bolscher JGM, Veerman ECI, et al. Antimicrobial and antibiofilm activity of LL-37 and its truncated variants against

Burkholderia pseudomallei［J］. International Journal of Antimicrobial Agents, 2012, 39（1）：39-44.

［19］Fioravanti J, Medina-Echeverz J, Ardaiz N, et al. The fusion protein of IFN-α and apolipoprotein AI crosses the blood-brain barrier by a saturable transport mechanism［J］. The Journal of Immunology, 2012, 188（8）：3988-3992.

［20］Tian S, Li Q, Yao W, et al. Construction and characterization of a potent, long-lasting recombinant human serum albumin-interferon α1 fusion protein expressed in Pichia pastoris［J］. Protein Expression and Purification, 2013, 90（2）：124-128.

［21］Hemmerle T, Neri D. The dose dependent tumor targeting of antibody-interferon gamma fusion proteins reveals an unexpected receptor trapping mechanism in vivo［J］. Cancer Immunology Research, 2014：canimm. 0182.2013.

［22］Wang D, Ren H, Xu JW, et al. Expression, purification and characterization of human interferon-γ in Pichia pastoris［J］. Molecular Medicine Reports, 2014, 9（2）：715-719.

［23］Cheung RCF, Wong JH, Ng TB. Immobilized metal ion affinity chromatography：a review on its applications［J］. Applied Microbiology and Biotechnology, 2012, 96（6）：1411-1420.

［24］Wu D, Chu J, Hao YY, et al. High efficient production of recombinant human consensus interferon mutant in high cell density culture of Pichia pastoris using two phases methanol control［J］. Process Biochemistry, 2011, 46（8）：1663-1669.

（責(zé)任編輯 馬鑫）

The Codon Optimization and Fused Expression of LL-37 and IFN-α2a in Pichia pastoris GS115

Zhang Mingjie
（Pharmaceutical Co.，Ltd. Guangdong Zijing Zhengtian，Heyuan 517000）

To express the fussed protein of human LL-37 and IFN-α2a in Pichia pastoris with codon optimization. Recording to the codon preference of P. pastoris, the codons of LL-37 and IFN-α2a were optimized. A flexible linker of GlyGlyGlyGlySer was placed between LL-37 and IFN-α2a. The newly scheming DNA sequence was synthesized chemically. P. pastoris GS115LI was constructed by integrating the new gene into GS115 with help of plasmid pPIC9K. With the scanning of geneticin concentration ladder, two strains, named as GS115LI1 and GS115LI2, were gotten with high copy number. With SDS-PAGE detection, anti-virus activity detection and antimicrobial activity detection of broth, the results proved GS115LI1 and GS115LI2 not only expressed the fused proteins, but also maintained the activities of LL-37 and IFN-α2a respectively. After fermentation and induction of recombinant, the productivity of fusion protein was 819.1 mg/L. With salting out, hydrophobic chromatography and ionic exchange chromatography, the purity of fusion protein was 97%, recovery rate was 46.2% and the potency of IFN was 2.6×108IU/mg. After codon optimization, the fused protein of human LL-37 and IFN-α2a was expressed effectively in P. pastroris with antimicrobial activity of LL-37 and antifungus activity of IFN-α2a.

IFN-α2a LL-37 Fused protein Expression

2014-03-31

廣東省重大科技專項(xiàng)（2011A080502011）

張明杰，教授，研究方向：微生物工程技術(shù)；E-mail：mingjiezh@126.com