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生物技术制药实验:基因工程干扰素的制备

【摘要】:实验一基因工程干扰素的制备1.实验目的学习利用基因工程技术制备干扰素的过程。早期干扰素是用病毒诱导人白细胞产生的,产量低、价格昂贵,不能满足需要。现在主要是利用基因工程技术构建基因工程菌、转化大肠杆菌并在大肠杆菌中发酵、表达来进行干扰素的大规模生产。构建基因工程菌①分级分离生产干扰素的白细胞中的mRNA,得到高活性的12SmRNA。

实验一 基因工程干扰素的制备

1.实验目的

学习利用基因工程技术制备干扰素的过程。

2.实验原理

干扰素(interferonIFN)是人体细胞分泌的一种活性蛋白质,具有广泛的抗病毒、抗肿瘤和免疫调节活性,是人体防御系统的重要组成部分。根据其结构可分为α、β、γ、ω等4个类型。α干扰素又依其结构分为α1b、α2a、α2b等亚型,其区别在于个别氨基酸的差异上。早期干扰素是用病毒诱导人白细胞产生的,产量低、价格昂贵,不能满足需要。现在主要是利用基因工程技术构建基因工程菌、转化大肠杆菌并在大肠杆菌中发酵、表达来进行干扰素的大规模生产。

3.实验试剂与材料

(1)生产干扰素的白细胞。

(2)mRNA提取分离试剂。

(3)质粒pBR322(含四环素、氨苄青霉素抗性基因)。

(4)大肠杆菌K12。

(5)阳离子交换纤维(CM32)。

(6)阴离子交换纤维素(DEAE-52)。

(7)凝胶SephadexG-100。

(8)聚乙二醇20000。

(9)蛋白质分子量标准。

(10)胰蛋白胨、酵母粉、琼脂粉、异丙基硫代半乳糖苷、牛血清蛋白。

(11)Na2HPO4·12H2O、NH4Cl、NaCl、MgSO4、CaCl2、KH2PO4等。

4.实验仪器

蛋白质自动部分收集器、紫外核酸蛋白检测仪、梯度混合器、高效液相色谱仪、冻干机等。

5.实验步骤

(1)制备培养基

①LB液体培养基:1%胰蛋白胨、0.5%酵母粉、NaCl1%、氨苄西林的终浓度为60μg/ml。

②LB固体培养基:1%胰蛋白胨、0.5%酵母粉、NaCl1%、1.5%琼脂、氨苄西林的终浓度为60μg/ml。

③发酵培养基:1%胰蛋白胨、0.5%酵母粉、0.01%NH4Cl、0.05%NaCl、1.5%Na2HPO4·12H2O、1.5%KH2PO4、0.001%CaCl2、0.01%MgSO4,加少量消泡剂,pH6.8,121℃灭菌20分钟,然后冷却至37℃。

(2)构建基因工程菌

①分级分离生产干扰素的白细胞中的mRNA,得到高活性的12SmRNA。

②以此mRNA为模板合成cDNA。(www.chuimin.cn)

③将cDNA克隆到含有四环素、氨苄西林抗性基因的质粒pBR322中,转化大肠杆菌K12。

④在得到的几千个重组子克隆中筛选能产生干扰素的cDNA。

⑤最后将干扰素cDNA克隆入大肠杆菌表达载体中,转化大肠杆菌,制备基因工程菌。(3)发酵培养

①挑取基因工程菌单菌落于LB固体培养基上划线培养,37℃过夜。

②挑取单菌落于装有200mlLB液体培养基的三角瓶(500ml)中,37℃,200r/min摇床培养,至OD600约为1.0。作为种子培养液。

③向发酵培养基中加灭菌的葡萄糖(终浓度为6%)及氨苄西林(终浓度为60μg/ml),然后接入5%种子培养液,进行发酵,转速500r/min,通气量为1∶1,溶氧为50%。

④30℃发酵8小时,然后在42℃诱导2~3小时完成发酵,离心收集菌体。

(4)分离干扰素

①将离心得到的菌体用含100mmol/LNaCl的pH7.5的20mmol/L磷酸缓冲液洗涤。

②然后悬浮于5倍体积的pH7.5的20mmol/L磷酸缓冲液,冰浴超声破碎30分钟。

③4℃,10000r/min离心10分钟。

④取上清,在冰浴中搅拌,缓慢加入碾细的硫酸铵固体至85%饱和,4℃放置23小时。

⑤10000r/min离心15分钟,收集蛋白质沉淀,溶于适量去离子水中。

⑥用pH7.2的10mmol/L磷酸缓冲液透析过夜去除硫酸铵,中途至少更换3次蒸馏水

⑦移入0.1mol/L磷酸中,于4℃透析10~12小时。

⑧用pH7.2的30mmol/L磷酸缓冲液透析至中性。

⑨4℃,10000r/min离心,去除沉淀,即得到干扰素粗液。

(5)提纯干扰素

①装CM-32阳离子交换纤维素柱,将干扰素粗液先在起始缓冲液中平衡,然后上柱,分别用含0.1mol/L,0.2mol/L,0.3mol/L,0.4mol/L,0.5mol/LNaCl的pH7.5的20mmd/L磷酸缓冲液冲洗,收集含干扰素的洗脱成分。

②装DEAE-52阴离子交换纤维素柱,将上述收集液用pH7.5的20mmd/L磷酸缓冲液平衡后,上柱,用含0.1-0.3mol/LNaCL的pH7.5的20mmd/L磷酸缓冲液洗脱,收集含干扰素的洗脱成分

③装SephadexG-100凝胶色谱柱,将上述收集液用聚乙二醇20000在4℃浓缩,上柱,用pH7.5的20mmd/L磷酸缓冲液洗脱,收集含干扰素的洗脱成分。

④干燥

(6)干扰素的检测

①总蛋白的测定:参照相关部分的实验。

②SDS-PAGE测分子质量:参照相关部分的实验。