1.一种可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,包括步骤:
S1、构建可逆自组装蛋白rHuHF原核表达BL21‑pET3a‑rHuHF工程菌株,包括如下步骤:
其中所述可逆自组装蛋白rHuHF为人源重链铁蛋白rHuHF;所述可逆自组装蛋白的mRNA序列如SEQ ID NO.1所示,所述可逆自组装蛋白的氨基酸序列为如SEQ ID NO.2所示,共183个氨基酸组成,分子量为504kDa;
S11、人源重链铁蛋白RNA提取:以人口腔内壁表皮细胞为原料,提取mRNA;
S12、人源重链铁蛋白rHuHF基因构建和扩增:以步骤S11所述mRNA为模板,反转录成cDNA;以所述cDNA为模板,SEQ ID NO.3、SEQ ID NO.4所述序列为引物,扩增rHuHF DNA;
S13、表达质粒pET3a的构建和扩增:使用Nde I、EcoR I分别对质粒pET3a和rHuHF DNA进行双酶切,使用T4 DNA Ligase将酶切后的pET3a和酶切后的rHuHF DNA片段相连接,得到重组质粒pET3a‑rHuHF;将所述重组质粒pET3a‑rHuHF热激转化到克隆菌株JM109中;
S14、原核表达系统BL21‑pET3a‑rHuHF的构建:提取所述重组质粒pET3a‑rHuHF,转化到工程菌株BL21(DE3)中,得工程菌株BL21‑pET3a‑rHuHF,制备成工程菌株BL21‑pET3a‑rHuHF甘油菌保;
S2、培养种子液:将基因工程菌株BL21‑pET3a‑rHuHF甘油菌保按3%~5%的接种体积接种于含有氨苄青霉素50μg/mL的LB液体培养基中,36~37℃、150~250rpm震荡培养5~
10h,得种子液;
S3、发酵罐灭菌:将装有LB液体培养基的发酵罐121℃灭菌15~30min,维持发酵罐内灭菌后LB培养基的温度为30~42℃;
S4、发酵罐培养及诱导表达:将步骤S2所述种子液按培养基体积的1‰~5‰接种于步骤S3所述灭菌后LB液体培养基中,并加入AMP使其终浓度为0.04~0.06mg/ml,搅拌转速150~250rpm、通气量0.8~1.6L/min,培养温度36~37℃,培养至菌液OD600为0.6~1.0,加入IPTG至终浓度为0.1~1mM,搅拌转速150~250rpm、通气量0.8~1.6L/min、温度36~37℃,培养8~10h,得发酵菌液A;
S5、提取粗蛋白:收集步骤S4所述发酵菌液A,8000~15000rpm、0~4℃离心2~10min,取菌体沉淀;将所述菌体沉淀加入其1~10倍重量、pH7.0~8.0、20~50mM Tris‑HCl重悬得菌液B,用300~400W功率超声所述菌液B,每超声2~3s停止3~5s,总时长15~20min,得菌体破碎液;将所述菌体破碎液8000~10000rpm、0~4℃离心5~10min,取上清液A,置于60~
70℃热处理10~20min,8000~10000rpm、0~4℃离心5~10min,取上清液B;将所述上清液B加入60%饱和度的硫酸铵,0~4℃、240~480rpm搅拌20~40min、静置6~10h,8000~
10000rpm、0~4℃离心5~10min,取沉淀;使用1~5倍沉淀重量的pH7~8、20~50mM Tris‑HCl重悬所述沉淀,得溶液A;使用分子量3500Da的透析袋对所述溶液A进行透析,得rHuHF粗蛋白溶液A;使用0.22~0.45μm的水系滤膜过滤rHuHF粗蛋白溶液A,得rHuHF粗蛋白溶液B;
S6、分离纯化:将步骤S5所述rHuHF粗蛋白溶液B使用柱体积24mL的DEAE弱阴离子交换层析柱进行纯化;以pH8.0、50mM Tris‑HCl为流动相溶液洗脱不与DEAE柱子吸附的杂蛋白,流动相流速1~2mL/min;用含1M NaCl的pH8.0、50mM Tris‑HCl进行梯度洗脱吸附在DEAE柱子上的rHuHF蛋白,紫外检测蛋白质洗脱峰,检测波长为260nm和280nm;收集180mL时出现的洗脱峰,即为rHuHF蛋白峰溶液,获得电泳纯的rHuHF蛋白溶液;使用柱体积84mL的Superdex200分子筛层析纯化所述电泳纯的rHuHF蛋白溶液,以pH8.0、50mM Tris‑HCl为缓冲液平衡Superdex 200分子筛并洗脱,所述缓冲液流速0.2~1mL/min,紫外检测蛋白质洗脱峰,检测波长为260nm和280nm,收集保留体积约为41.18mL处的洗脱峰,获得单体rHuHF蛋白溶液,超滤浓缩脱盐,真空冷冻干燥,获得固体蛋白粉末即为可逆自组装蛋白rHuHF。
2.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S3所述LB液体培养基的体积为所述发酵罐体积的50%~70%。
3.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S5所述菌液B置于冰浴中进行超声,超声探头插入菌液B液面以下总高度1/3处。
4.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S5所述透析具体为:使用分子量3500Da的透析袋、以100倍体积、pH7~8、20~50mM Tris‑HCl对所述溶液A进行透析,每6h换一次透析液,透析3次,除去硫酸铵得rHuHF粗蛋白溶液A。
5.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S6所述真空冷冻干燥的时间‑温度程序设置如下,第一段:‑60℃~‑50℃预冻3~5小时,第二段:‑45℃~‑40℃冷冻1~3小时,第三段:‑30℃~‑25℃冷冻1~2小时,第四段:‑10℃~‑5℃冷冻1~
2小时,第五段:5℃~15℃干燥1~2小时,第六段:15℃~20℃干燥1~2小时,第七段:20℃~25℃干燥1~2小时;在第二段抽真空,所述第二段至第七段的真空度15~25Pa;真空泵启动温度为‑60℃~‑50℃,隔板温度设定为‑30℃~‑20℃。
6.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S6所述超滤浓缩脱盐具体为:使用分子量10kDa的超滤离心管3000~5000rpm、5~10min超滤离心所述rHuHF溶液;向超滤离心管的内层套管中补入纯净水至离心前的体积,3000~5000rpm、超滤离心5~10min;再次向超滤离心管的内层套管中补入纯净水至离心前的体积;3000~
5000rpm、超滤离心5~10min,得脱盐的rHuHF蛋白溶液。
7.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S3所述发酵罐灭菌具体为:将装有3.5L LB液体培养基的5L发酵罐进行121℃高温灭菌30min,控制LB液体培养基温度维持37℃。
8.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S4所述发酵罐发酵及诱导表达具体为将步骤S2所述种子液以17.5mL的接种体积接种入步骤S3所述发酵罐的LB液体培养液中,并加入AMP使其终浓度为0.05mg/ml,控制搅拌转速200rpm、空气通量1.6L/min、温度37℃进行发酵培养,发酵过程中每隔一小时取样检测菌液OD值及菌液pH变化,当培养到罐内菌液浓度OD600值为1时,加入IPTG溶液至终浓度0.1mM,200rpm、通气量
1.6L/min、温度37℃,继续培养9h,得发酵菌液A;其中,所述发酵罐为5L发酵罐,装有3.5L LB液体培养基。
9.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S5所述提取粗蛋白具体为:收集步骤S4所述的发酵菌液A,以8000rpm 4℃条件离心10min,取菌体沉淀,将所述菌体沉淀用相等重量的、50mM pH7.5Tris‑HCl重悬,得菌液B;将所述菌液B置于冰浴中进行超声细胞破碎,超声探头插入菌液B液面以下总高度1/3处,超声功率300W,每超声3s停4s,总时长15min,得菌体破碎液;将所述菌体破碎液以10000rpm 4℃条件离心10min,取上清液A,60℃水浴加热10min,以10000rpm 4℃离心10min,取上清液B;向所述的上清液B中加60%饱和度的(NH4)2SO4,于4℃、300rpm搅拌40min,然后4℃静置6h,以10000rpm 4℃离心
10min,取沉淀;用所述沉淀相等重量的50mM pH7.5 Tris‑HCl重悬所述沉淀,得溶液A;采用截留分子量3500Da的透析袋,以100倍所述溶液A体积的50mM pH7.5 Tris‑HCl为缓冲液对溶液A进行透析,每6h换一次缓冲液,重复3次,得rHuHF粗蛋白溶液A,使用一次性注射器外接0.45μm滤膜过滤所述rHuHF粗蛋白溶液A,得rHuHF粗蛋白溶液B。
10.根据权利要求1所述可逆自组装蛋白的高效制备方法,其特征在于,步骤S6所述分离纯化具体为:将步骤S5所述rHuHF粗蛋白溶液B进行DEAE弱阴离子交换层析‑分子筛层析,柱体积为24mL,以50mM pH8.0 Tris‑HCl为流动相A溶液洗脱不与柱子吸附的杂蛋白,流动相流速2mL/min,以含1M NaCl的50mM pH 8.0 Tris‑HCl的流动相B进行梯度洗脱吸附在DEAE柱子上的蛋白,上样后紫外检测蛋白质洗脱峰,检测波长280nm,收集180mL时出现的洗脱峰,即为rHuHF蛋白峰溶液;将所述电泳纯rHuHF溶液进行Superdex 200分子筛层析,所用柱子体积为84mL,以50mM、pH8.0Tris‑HCl为缓冲液平衡分子筛并洗脱,缓冲液流速1mL/min,紫外检测蛋白质洗脱峰,检测波长为260nm和280nm,收集保留体积约为41.18mL处的洗脱峰,为单体rHuHF蛋白溶液;将所述单体rHuHF蛋白溶液采用截留分子量10kDa的超滤离心管4000rpm、10min进行超滤,向超滤管内层套管补入纯净水至离心前的体积;4000rpm超滤离心10min;向超滤管内层套管再次补入纯净水至离心前的体积;4000rpm、超滤离心10min得到脱盐rHuHF溶液;于真空冷冻干燥机中冻干,得到固体粉末即为可逆自组装蛋白rHuHF;
所述冷冻干燥方法采用梯度变温方式进行,冷冻干燥的时间‑温度程序设置如下,第一段:‑
60℃预冻3小时,第二段:‑45℃冷冻3小时,第三段:‑30℃冷冻2小时,第四段:‑10℃冷冻2小时,第五段:5℃干燥2小时,第六段:20℃干燥2小时,第七段:25℃干燥2小时,在第二段时间进行抽真空,所述第二阶段至第七阶段的真空度在20Pa,真空泵启动温度为‑60℃,隔板温度设定为‑30℃。