亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        Mxr1磷酸化水平受Ptp調(diào)控機理的初步研究

        2019-07-29 02:50:42侯成林楊艷坤陳嘉荔白仲虎
        生物技術(shù)通報 2019年7期
        關(guān)鍵詞:磷酸酶碳源底物

        侯成林 楊艷坤 陳嘉荔 白仲虎

        (江南大學生物技術(shù)學院 碳水化合物與生物技術(shù)教育部重點實驗室 工業(yè)生物技術(shù)教育部重點實驗室 谷物發(fā)酵技術(shù)國家工程實驗室,無錫 214122)

        巴斯德畢赤酵母(Pichia pastoris,P. pastoris)是甲醇酵母。甲醇為單一碳源時,P. pastoris胞內(nèi)的醇氧化酶 1(Alcohol oxidase 1,Aox1,EC1.1.3.13)能高效催化甲醇氧化成甲醛,同時 Aox1可達到細胞干重的30%[1-2]。利用高效的Aox1啟動子(aox1promoter,Paox1)啟動外源蛋白的表達,成功構(gòu)建了巴斯德畢赤酵母表達系統(tǒng),該表達系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的重組蛋白表達系統(tǒng)之一[3-4]。然而P.pastoris甲醇的代謝存在碳源阻遏現(xiàn)象,即葡萄糖、甘油等碳源的存在可以阻遏甲醇的代謝,Paox1在甲醇為唯一碳源時被激活,在甘油存在時被抑制[5]。甘油代謝和甲醇代謝之間調(diào)控的分子機理尚不十分清晰,Paox1的激活和抑制是其研究的核心。

        目前已發(fā)現(xiàn)多個調(diào)控Paox1的轉(zhuǎn)錄因子[6-7],其中甲醇表達調(diào)控因子1(Methanol expression regμLator 1,Mxr1,GenBank:ABD57365.1)是最重要的Paox1激活因子,Mxr1的缺失會導致P. pastoris無法利用甲醇[8-9]。研究表明,Mxr1是組成型表達,但是,在甲醇為唯一碳源的培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)錄激活活性;在甘油培養(yǎng)基無活性[3,10]。同時發(fā)現(xiàn)Mxr1上存在磷酸化的Ser215位點,能夠調(diào)控Mxr1轉(zhuǎn)錄激活活性[8]。說明Mxr1功能的發(fā)揮主要受磷酸化修飾調(diào)節(jié)。但是對Mxr1去磷酸化的酶一直尚未發(fā)現(xiàn),本文在研究與Mxr1相互作用的蛋白中找到了使Mxr1去磷酸化的酶—蛋白質(zhì)磷酸酪氨酸磷酸酶(Protein phosphotyrosine phosphatase,Ptp),并發(fā)現(xiàn)該酶對Mxr1的磷酸化水平的調(diào)節(jié)有明顯的調(diào)控效果。蛋白質(zhì)磷酸酪氨酸磷酸酶是一種比較保守的低分子量的磷酸酶[11-12],而蛋白的磷酸化和去磷酸化對蛋白活性的調(diào)節(jié)發(fā)揮重要作用[13],推測蛋白質(zhì)磷酸酪氨酸磷酸酶調(diào)控Mxr1磷酸化,進而調(diào)控Mxr1活性。

        1 材料和方法

        1.1 材料

        LA Taq DNA聚合酶、內(nèi)切酶(EcoRI、XhoI、SacI)、T4 DNA 連接酶、卡那霉素、博來霉素、四環(huán)素,分光光度計(上海美諾達儀器有限公司),凝膠成像儀,蛋白質(zhì)電泳儀(北京六一儀器),PCR儀(杭州朗基科學儀器有限公司)。

        1.1.1 菌株和質(zhì)粒 巴斯德畢赤酵母(P. pastoris)GS115、pGAPZB畢赤酵母表達載體、大腸桿菌E.coliDH5α,E. coliBL21,pSVT7大腸桿菌表達載體(表 1)。

        1.1.2 培養(yǎng)基 LB培養(yǎng)基(酵母提取物5 g/L、胰蛋白胨10 g/L、NaCl 10 g/L、1×105Pa 滅菌20 min,固體培養(yǎng)基添加2%瓊脂粉)、LLB培養(yǎng)基(酵母提取物5 g/L、胰蛋白胨10 g/L、NaCl 5 g/L、1×105Pa滅菌20 min,固體培養(yǎng)基添加2%瓊脂粉)、BMY培養(yǎng)基(酵母提取物10 g/L、胰蛋白胨20 g/L、100mmol/L磷酸鉀緩沖液,pH6.1,1×105Pa滅菌20 min,無菌酵母無氨基酸氮源YNB 13.4 g/L,無菌生物素0.4 mg/L,碳源按照實驗要求后續(xù)添加)、YPD培養(yǎng)基(酵母提取物10 g/L、胰蛋白胨20 g/L、葡萄糖20 g/L、115℃滅菌30 min,固體培養(yǎng)基添加2%瓊脂粉)。TB/SB培養(yǎng)基酵母提取物13 g/L、胰蛋白胨 24 g/L、 甘 油 10 g/L、KH2PO423.1 g/L、K2HPO412.55 g/L,1×105Pa滅菌 20 min。

        表1 實驗所用菌株及表型

        1.1.3 引物 本研究所用到的引物(表2)由蘇州金唯智生物科技有限公司合成。

        1.2 方法

        1.2.1 磷酸酶Ptp高表達載體的構(gòu)建及宿主轉(zhuǎn)化 以GS115基因組為模板,PCR擴增ptp片段,純化,用KpnI,NotI分別雙酶切片段和pGAPZB質(zhì)粒,分化純化回收,用T4連接酶鏈接片段和載體,得到ptp高表達載體PGAP-PTP,轉(zhuǎn)化感受態(tài)E.coliDH5α,然后用含有博來霉素的LLB平板篩選和PCR菌落鑒定,并送蘇州金唯智生物科技有限公司測序,保存測序正確的菌株。挑選重組子單菌落接種于YPD液體培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h,提取基因組,用引物zecin-f,zecin-r擴增博來霉素基因。PCR產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳,檢測PGAP-PTP在P.pastoris染色體的整合情況。篩選到的重組子命名為PTP-GS115。

        1.2.2 利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)敲除磷酸酶ptp及構(gòu)建Mxr1S215A定點突變菌株 利用本實驗室構(gòu)建好的基因編輯系統(tǒng),設(shè)計3條sgRNA,電轉(zhuǎn)cas9-GS115感受態(tài),經(jīng)過PCR,測序驗證,在48堿基處成功敲除1個堿基,命名為ΔPTP-GS115。構(gòu)建定點突變的上下游500 bp同源臂,通過融合PCR,形成上游同源臂定點突變下游同源臂序列,在突變位點上下200 bp左右設(shè)計3條sgRNA,構(gòu)建sgRNA質(zhì)粒,電轉(zhuǎn)Cas9-GS115通過PCR驗證敲掉的堿基數(shù)和定點突變。培養(yǎng)P.pastoris細胞、提取基因組及總蛋白質(zhì)參照Invitrogen公司操作手冊。

        表2 實驗所用的引物及sgRNA序列

        1.2.3 熒光定量PCR檢測Mxr1不同突變體下游基因表達量 將保存于YPD平板的突變菌株GS115和野生型GS115接種于YPD液體培養(yǎng)基進行過夜活化,統(tǒng)一OD600=0.5用無菌PBS洗3次,接種與含有1%甲醇為碳源的BMMY培養(yǎng)基,在30℃、230 r/min下培養(yǎng)24 h,36 h收集菌體,PBS清洗1次,提取RNA,反轉(zhuǎn)成cDNA,熒光定量檢測下游基因表達量。

        1.2.4 Ptp誘導表達 通過NCBI數(shù)據(jù)庫報道的ptp基因序列,由蘇州金唯智生物科技有限公司對ptp序列進行密碼子優(yōu)化,6His-PTP連到pSVT7載體,轉(zhuǎn)化感受態(tài)E.coliBL21,保存菌株。接種LB(15 μg/mL 四環(huán)素)的液體培養(yǎng)基,37℃,230 r/min培養(yǎng)過夜(14 h)。測定OD600,并按照初始0.1接種于TB/SB(含15 μg/mL 四環(huán)素)培養(yǎng)基中,30℃,230 r/min培養(yǎng)5 h,然后加入不同體積的IPTG進行誘導23℃,230 r/min培養(yǎng)16 h,收集菌體。超聲波破碎細胞,提取總蛋白,磷酸酶的Ptp Western blot檢測,總蛋白SDS-PAGE電泳后,使用電轉(zhuǎn)儀將蛋白條帶轉(zhuǎn)移至PVDF膜上,TBST清洗3次,每次5 min。使用5%的脫脂奶粉封閉1 h,加入HRP標記的鼠抗His6抗體(1∶10 000),室溫孵育1 h,TBST清洗3次,每次5 min,使用化學發(fā)光的方法顯影,曝光時間 1 s[14-15]。

        1.2.5 Ptp蛋白純化 將pSVT7PTP-BL21(DE3)按照最優(yōu)的發(fā)酵條件進行誘導表達,5 500 r/min收集菌體,加入與培養(yǎng)基等體積的上樣緩沖液(20mmol/L NaH2PO4·2H2O、50 mmol/L NaCl,pH = 8.0)重懸。冰上預(yù)冷后進行超聲破碎,破碎時間25 min,8 800 r/min離心收集上清。將上清用0.22 μm針頭式濾器進行過濾,作為待純化的樣品。實驗采用AKTA-purifier 蛋白純化儀進行純化,將濾出液經(jīng)過Ni agarose蛋白純化柱進行親和層析,使用上樣緩沖液平衡5CV以洗去未結(jié)合的雜蛋白質(zhì),再用洗脫緩沖液(20 mmol/L NaH2PO4·2H2O,50 mmol/L NaCl,250 mmol/L咪唑,pH8.0)洗脫,收集洗脫峰。將收集的蛋白質(zhì)進行SDS-PAGE檢測。將最優(yōu)條件下發(fā)酵純化的Ptp分裝保存于-80℃[16]。

        1.2.6 蛋白磷酸酶Ptp酶活驗證 磷酸化多肽為底物,在蛋白金屬磷酸酶(PMP)緩沖液。添加1mmol/L MnCl2,反應(yīng)緩沖液,30℃溫育30 min,反應(yīng)體系如表3,ELISA檢測反應(yīng)產(chǎn)物,反應(yīng)液包板4℃過夜,使用1%BSA的PBST室溫封閉1 h,PBST洗板5遍,孵育相對應(yīng)的磷酸化抗體,室溫2 h,PBST洗板5次,室溫孵育HRP標記的兔抗二抗1 h,PBST洗板5遍,加入TMB室溫20 min,1 mol/L硫酸終止反應(yīng),多功能酶標儀檢測結(jié)果。

        1.2.7 Mxr1磷酸化檢測 YPD過夜活化,OD=0.5轉(zhuǎn)接BMMY和BMGY,24 h,按照 1.2.3的方法取樣,統(tǒng)一OD600=4收集菌體,提取蛋白,經(jīng)過Bradford法蛋白質(zhì)定量,之后進行SDS-PAGE電泳后,使用電轉(zhuǎn)儀將蛋白轉(zhuǎn)移至PVDF膜上,TBST清洗3次,每次5 min。使用1%的BSA封閉1 h,P215磷酸化抗體(1∶2 000),4℃孵育過夜(14 h),TBST清洗3次,每次5 min,室溫孵育HRP標記的兔抗二抗1 h使用化學發(fā)光的方法顯影,曝光時間1 min。

        表3 ELISA不同實驗中反應(yīng)類型

        2 結(jié)果

        2.1 Ptp與Mxr1相互作用

        為了尋找與Mxr1相互作用的蛋白,我們將Mxr1前400氨基酸與GST標簽蛋白,表達純化,將靶蛋白- GST融合蛋白親和固化在谷胱甘肽親和樹脂上,用分別在甲醇和甘油培養(yǎng)的GS115蛋白溶液過柱,可從中捕獲與之相互作用的“捕獲蛋白”(目的蛋白),洗脫結(jié)合物后通過SDS-PAGE電泳,切膠,經(jīng)過質(zhì)譜分析,得到其中一個蛋白為Ptp(圖1)。

        圖1 Mxr1 PULL-DOWN 結(jié)果及Ptp條帶

        2.2 驗證Ptp功能

        為驗證Ptp的去磷酸化功能,在大腸桿菌表達,誘導表達純化脫鹽后,經(jīng)BCA法測得蛋白濃度是0.98 mg/L,以不同濃度pNPP為底物,相同體積酶反應(yīng)30℃,10 min,1 mol/L硫酸鈉終止反應(yīng),405 nm測吸光強度,測得Ptp米氏常數(shù)Km= 2.023 mmol/L,最適酶促反應(yīng)溫度40℃,最適pH4.5(圖2)。

        通過ELISA檢測酶促反應(yīng)結(jié)束后底物剩余量,將酶促反應(yīng)的底物包板,每孔包被5 mg磷酸化抗原多肽,或非磷酸化抗原多肽,孵育磷酸化抗體(稀釋比例 是 1∶2 000;1∶4 000;1∶8 000),通過加入純化的Ptp蛋白和只加入蛋白洗脫液對比(圖2-E),同樣的反應(yīng)條件,發(fā)現(xiàn)加入Ptp的樣品幾乎沒有磷酸化抗原多肽剩余。說明純化出的Ptp蛋白有去磷酸化的蛋白活性。

        2.3 Mxr1磷酸化情況

        按照1.2.4的方法取樣,收集菌體,統(tǒng)一OD600=4收集菌體,提取蛋白,經(jīng)過BCA法蛋白質(zhì)定量,之后進行總蛋白SDS-PAGE電泳后,使用電轉(zhuǎn)儀將蛋白轉(zhuǎn)移至PVDF膜上,孵育P215磷酸化抗體(1∶2000)使用化學發(fā)光的方法顯影,如圖3野生型GS115在甘油培養(yǎng)基里沒有發(fā)生磷酸化,在甲醇培養(yǎng)基里發(fā)生磷酸化,而Ptp高表達無論在甘油還是甲醇培養(yǎng)基都不發(fā)生磷酸化。

        2.4 Mxr1定點突變和敲除在甲醇培養(yǎng)基中對與甲醇代謝相關(guān)基因的調(diào)控

        敲除Mxr1后在BMMY培養(yǎng)基中Aox1幾乎不轉(zhuǎn)錄,與甲醇代謝相關(guān)的酶的轉(zhuǎn)錄水平嚴重下降,將磷酸化位點定點突變后,與甲醇代謝相關(guān)酶的基因表達量也有所下降,說明Mxr1的磷酸化修飾調(diào)控下游基因的表達,尤其是與甲醇代謝相關(guān)的基因的表達(圖4)。

        3 討論

        Aox1啟動子受甲醇誘導,但是其誘導機制到目前為止還沒有完全揭示清楚,而Mxr1是畢赤酵母Aox1啟動子的必要轉(zhuǎn)錄激活因子,為了研究甲醇的激活機理,先研究Mxr1激活機理,通過PULLDOWN發(fā)現(xiàn)與Mxr1相互作用的磷酸水解酶 Ptp,并對Ptp進行了高表達和敲除,發(fā)現(xiàn)在甲醇培養(yǎng)基中,高表達菌株Mxr1磷酸化程度遠遠高于敲除菌株。說明Ptp調(diào)控Mxr1磷酸化修飾。

        本實驗用Mxr1特定位點磷酸化多肽作為底物,發(fā)現(xiàn)Ptp識別Mxr1S215位絲氨酸位點的磷酸化,并將該位點磷酸基團去除。將Mxr1S215位絲氨酸突變成丙氨酸后,通過熒光定量PCR檢測Mxr1野生型,敲除,定點突變菌株的下游基因表達量,發(fā)現(xiàn)與甲醇代謝相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生了改變,其中Aox1、Aox2、Das1、Das2定點突變菌株轉(zhuǎn)錄量相對于野生型的下降接近60%。以上說明Mxr1 S215位磷酸化修飾,影響與甲醇代謝相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平。蛋白的磷酸化修飾與蛋白的結(jié)構(gòu),亞細胞定位,功能息息相關(guān)[17-18]。Mxr1磷酸化修飾對其蛋白活性的影有可能是通過影響Mxr1空間結(jié)構(gòu),進而影響Mxr1蛋白活性。

        在釀酒酵母中,Ptp作為一個高度保守的小分子蛋白磷酸酶,在AMPK途徑發(fā)揮重要作用[12],根據(jù)小分子磷酸酶的特性推測其底物有可能不止Mxr1一個,需要通過PULL-DOWN找與Ptp相互作用的蛋白。尋找在甲醇代謝通路中Ptp底物,從這些底物磷酸化修飾入手,揭示甲醇誘導代謝途徑所在的細胞信號通路。需要進一步驗證Mxr1第215位絲氨酸磷酸化與其亞細胞定位是否相關(guān),Mxr1磷酸化修飾是否控制Mxr1進出細胞核,還是調(diào)控Mxr1的活性,同時尋找Mxr1其他磷酸化位點,進而揭示Mxr1激活A(yù)ox1轉(zhuǎn)錄的分子機理,以及甲醇誘導Aox1轉(zhuǎn)錄機理。最終減少甲醇的用量,提高利用Aox1啟動子表達外源蛋白生產(chǎn)工藝的優(yōu)化及表達量。

        圖2 Ptp蛋白外源表達純化后的酶學性質(zhì)研究

        圖3 在分別用甲醇和甘油為唯一碳源培養(yǎng)時,野生型,高表達和敲除菌株的磷酸化水平

        4 結(jié)論

        本研究發(fā)現(xiàn)與Mxr1相互作用的磷酸酶 Ptp,驗證Ptp的功能是去除Mxr1S215位絲氨酸位點的磷酸基團。將Mxr1S215位絲氨酸突變成丙氨酸后,發(fā)現(xiàn)Aox1、Aox2、Das1、Das2定點突變菌株轉(zhuǎn)錄量相對于野生型的下降約60%。以上說明Mxr1 S215位磷酸化修飾,影響與甲醇代謝相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。

        圖4 Mxr1磷酸化修飾對甲醇代謝相關(guān)基因表達的影響

        猜你喜歡
        磷酸酶碳源底物
        緩釋碳源促進生物反硝化脫氮技術(shù)研究進展
        兩種品牌大腸菌群酶底物法檢測試劑性能的比較
        云南化工(2021年6期)2021-12-21 07:30:56
        不同碳源對銅溜槽用鋁碳質(zhì)涂抹料性能的影響
        昆鋼科技(2021年6期)2021-03-09 06:10:20
        解析參與植物脅迫應(yīng)答的蛋白激酶—底物網(wǎng)絡(luò)
        科學(2020年2期)2020-08-24 07:57:00
        堿性磷酸酶鈣-鈷法染色的不同包埋方法比較
        馬尾松果糖-1,6-二磷酸酶基因克隆及表達模式分析
        四甘醇作碳源合成Li3V2(PO4)3正極材料及其電化學性能
        磷酸酶基因PTEN對骨肉瘤細胞凋亡機制研究
        泛素連接酶-底物選擇關(guān)系的研究進展
        外加碳源對污水廠異常進水時的強化脫氮效果分析
        河南科技(2014年16期)2014-02-27 14:13:33
        亚洲欧美一区二区三区国产精| 邻居少妇张开腿让我爽了一夜| 人妻丰满熟妇无码区免费| 欧美v亚洲v日韩v最新在线| 亚洲av综合av国产av中文| 亚洲五月天综合| 三级国产女主播在线观看| 国产三级视频在线观看国产| 友田真希中文字幕亚洲| 四虎影视永久地址www成人| 国产夫妻av| 99久久国产亚洲综合精品| 人妻乱交手机在线播放| 无套内谢孕妇毛片免费看| 亚洲精品无码成人a片| 国产成人一区二区三区免费观看| 白白色福利视频在线观看| 国产内射爽爽大片| 国产成人无码一区二区三区在线| 成人国产永久福利看片| 国产一区二区亚洲一区| 国产99视频精品免视看7| 精品人妻系列无码一区二区三区| 吃下面吃胸在线看无码| 国产韩国一区二区三区| 国产电影一区二区三区| 在教室伦流澡到高潮hnp视频 | 狼人av在线免费观看| 国产毛女同一区二区三区| 99久久国产综合精品女图图等你| 无国产精品白浆免费视| 一本久道在线视频播放| 80s国产成年女人毛片| 99久久国产露脸精品竹菊传媒| 亚洲熟妇中文字幕日产无码| 国产精品成人自拍在线观看| 亚洲精品无码永久在线观看你懂的| 日韩一级特黄毛片在线看| 二区三区视频在线观看| 色综合久久网| 亚洲国产人在线播放首页|