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一种测量肉葡萄球菌表面展示EGFP荧光强度的方法

阅读:909发布:2022-02-28

专利汇可以提供一种测量肉葡萄球菌表面展示EGFP荧光强度的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种通过液氮 研磨 破除肉葡萄球菌细胞壁的方法,进而测量溶于缓冲溶液PBS中的展示蛋白EGFP的 荧光 强度。其原理是肉葡萄球菌表面展示是由分选酶识别特异性序列LPXTG,使锚定序列与细胞壁交联桥以酰胺键的形式相连,以实现表面展示的作用。用液氮研磨破除细胞壁,融合蛋白从细胞壁上脱离,溶于缓冲溶液PBS中,用荧光分光光度计测量展示蛋白EGFP的荧光强度。,下面是一种测量肉葡萄球菌表面展示EGFP荧光强度的方法专利的具体信息内容。

1.一种用液氮研磨破壁释放具有活性的包含EGFP的嵌合体蛋白并使其溶于PBS缓冲液中,再使用荧光分光光度计测量其荧光强度,其结果可以说明成功展示在肉葡萄球菌细胞壁的蛋白具有活性,以此来观察细胞表面展示效率。其特征在于按如下步骤进行:
(1)构建锚定体系的质粒;
(2)用热激法将(1)中构建的质粒转入大肠杆菌DH5α宿主中培养;
(3)提取质粒,电转化法转入肉葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)TM300宿主中培养;
(4)用正置荧光显微镜筛选正确的肉葡萄球菌转化子;
(5)培养正确表达的转化子,收集发酵液,离心,分别收集上清液和菌体;
(6)菌体放置-80℃箱保存,上清液可直接用荧光分光光度计测量荧光强度;
(7)将冰冻的菌体收集到研钵,用液氮将其研磨至粉末,用PBS缓冲液溶解粉末;
(8)离心,收集上清液;
(9)含有溶解蛋白的上清液稀释不同的倍数,用荧光分光光度计测量,得到一个最合适的稀释倍数,观察在不同锚定体系下表面展示蛋白的展示效率。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于,所述步骤(1)中质粒构建方法为:以质粒pBT2-ET-EGFP为基础,合成表面展示所用的信号肽和原肽DNA序列(Signal-Pro-Peptide,SPP;或Pre-Pro-peptide),替换原质粒的Tat信号肽。合成两种锚定DNA序列XM和Fibronectin Binding Protein(FnBPB),并分别连接在EGFP基因之后,合成清蛋白结合蛋白Albumin-Binding Protein(ABP)基因,分别加在XM和FnBPB之前。构建成功分别含有4个不同锚定体系的质粒,测序确认开放阅读框正确。
3.根据权利要求2的方法,其特征在于,所述步骤(2)中将构建成功的4个质粒分别用热激法(化学转化法)转入大肠杆菌。取1μl质粒加入DH5α感受态,冰浴30min,在42℃浴锅中热激90s,再在冰上冰浴3min,将600μl LB培养基加入转化混合物中,在37℃、180rpm条件下孵育45min,取200μl孵育液涂在苄青霉素(Amp)抗性的LB固体培养基上,37℃过夜培养,挑取转化子提质粒验证。
4.根据权利要求3的方法,其特征在于,所述步骤(3)中将上一步中验证成功的质粒电转进入肉葡萄球菌TM300感受态中。取5μl质粒加入感受态细胞中,在2mm间距电击杯中混匀,冰上预冷30min,使用美国BTX(ECM 399)电转仪在2500V条件下电转,加入1ml RM复苏液,在37℃、180rpm条件下孵育5h,取500μl孵育液涂在氯霉素(Cm)抗性的TSB培养基表面,
37℃过夜培养。
5.根据权利要求4的方法,其特征在于,所述步骤(4)中挑取转化子,在37℃、180rpm条件下过夜培养,取800μl菌液离心,用PBS洗涤2次。在正置荧光显微镜下放大1000倍观察,发出绿色荧光的转化子即为正确转化子。
6.根据权利要求5的方法,其特征在于,所述步骤(5)中按10%(V/V)的接种量将正确转化子的菌液接种到发酵摇瓶中,并设置阳性阴性对照组。37℃、180rpm条件下培养20h。将发酵液放入50ml EP管中5500rpm、4℃条件下离心10min,收集上清液。
7.根据权利要求6的方法,其特征在于,所述步骤(6)中将离心后的菌体沉淀置于-80℃冰箱过夜保存,上清液可直接用于荧光分光光度计的测量。
8.根据权利要求7的方法,其特征在于,所述步骤(7)中将过夜放置的菌体收集到研钵中,将菌体用液氮研成粉末,收集约0.2g菌体粉末于5ml EP管中,加入PBS缓冲溶液4ml,使破碎后的菌体溶于缓冲液中。
9.根据权利要求8的方法,其特征在于,所述步骤(8)中将溶于PBS的菌体在4℃、
12000rpm条件下离心15min,收集上清液。
10.根据权利要求9的方法,其特征在于,所述步骤(9)中将细胞壁溶解液以原液、2倍、4倍、6倍比例稀释,使用荧光分光光度计(HITACHI F-7100)测定。测量参数设置:激发光谱
488nm,发射光谱500-600nm,激发光狭缝宽度5nm,发射光狭缝宽度10nm,FMT700。得出数据后,进行绘图比较EGFP荧光表达情况,得出最合适的稀释比例。

说明书全文

一种测量肉葡萄球菌表面展示EGFP荧光强度的方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物技术领域,特别细菌表面展示技术,是一种检测异源蛋白在葡萄球菌表面展示表达的方法。

背景技术

[0002] 葡萄球菌(Staphylococcus)是一群革兰氏阳性球菌,因常常堆聚成葡萄串状而得名,无鞭毛,不能运动,也无芽孢。肉葡萄球菌不产生任何毒素、溶血素、凝固酶或聚集因子,是目前葡萄球菌属中被完全确认的食品级GRAS(generally recognized as safe)菌株。肉葡萄球菌(S.carnosus)作为肉制品发酵行业中形成肉制品味的关键菌种,在欧洲等地被用作生肉产品起始培养物已经超过60年。此外,由于肉葡萄球菌具有很低的胞外蛋白解活性,所以肉葡萄球菌还可以用作良好的基因工程宿主菌。作为选择性的克隆宿主菌,不仅可以在分子遗传学方面用来研究葡萄球菌属相关代谢途径,而且还能用于异源蛋白的表达和分泌。
[0003] 许多在细胞质内合成的蛋白质可以从细胞质传递到细胞膜、周质空间或分泌到细胞外,这种类型的蛋白质被称为分泌型蛋白质,其传递至细胞外的过程被称为蛋白质的跨膜转运。分泌型蛋白质共有特征是在成熟肽的N-末端连有一段被称为信号肽(Signal Peptide,SP)的短肽。目前公认的信号肽的作用是引导分泌型蛋白质进行跨膜转运。Sec信号肽一般由15~30 个基酸组成,包括三个区:带正电荷的位于N-末端的的n区、富含α螺旋的疏水h区以及含有信号肽切割点的位于C-末端的c区,Sec分泌途径是原核微生物中主要的蛋白质分泌途径。
[0004] 增强型绿色荧光蛋白(Enhanced Green Fluorescent Protein,EGFP),作为一种标记性蛋白适于应用于生命科学的各个领域。EGFP作为一种报告蛋白,能够在多种原核和真核生物细胞中表达,且它的表达不受生物类型、基因型或细胞组织类型的限制,因此具有广泛的利用前景。
[0005] 细菌表面展示技术是利用细菌细胞表面的一些锚定蛋白,将外源多肽或蛋白质以融合蛋白的形式展示在宿主细胞表面,是继噬菌体表面展示之后发展起来的一种微生物表面展示技术。由于被展示的蛋白质能够保持原有的构象和生物活性,其产物的提取纯化过程也得到了简化,因此该技术被广泛应用于多个领域,如疫苗开发、蛋白质工程、生物催化及环境修复等。金黄色葡萄球菌(S.aureus)蛋白A的XM序列可用于革兰氏阳性菌展示系统,它包含可与细胞壁的糖蛋白发生相互作用的带电重复自主跨细胞壁序列X,和含有一个保守LPXTG模的分选酶识别序列M。在信号肽引导下,穿过金黄色葡萄球菌内膜,蛋白酶识别切割LPXTG 中苏氨酸与甘氨酸之间位点,然后苏氨酸通过甘氨酸5肽桥与外膜上的支链肽相连而锚定于外膜。来自于链球菌G蛋白中的清蛋白结合蛋白序列Albumin-Binding Protein(ABP),在以往的文献中作为流式细胞仪实验中的报告标签,也作为一个空间分子,位于目的基因和锚定系统跨膜序列之间,可以增加表面展示的效率。金黄色葡萄球菌的纤连蛋白结合蛋白B Fibronectin Binding Protein(FnBPB)也是肉葡萄球菌的锚定序列,也同样含有自主跨细胞壁序列和分选酶识别序列。链球菌G蛋白中的ABP置于前肽和锚定序列之间,作为一个分子伴侣和空间分子。ABP在大多数研究中作为细胞分选的纯化标签,本发明涉及ABP作为空间分子和分子伴侣的作用,实现异源蛋白在肉葡萄球菌表面的高效展示。

发明内容

[0006] 本发明的目的是克服现有技术的不足,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果,由于细菌表面展示蛋白缺少直接检测手段,破坏细胞壁能使锚定在细胞壁上的融合蛋白被释放,溶于缓冲液后易于检测。肉葡萄球菌作为一种革兰氏阳性菌,具有较厚的细胞壁,普通溶菌酶无法破坏细胞壁,使得锚定产物无法分离。而溶葡萄球菌酶价格昂贵,难以满足长期大量使用,采用液氮研磨法价格低廉,材料易得,方便使用。
[0007] 本发明的另一个目的是研磨后的菌体溶于PBS后,蛋白随即溶解在缓冲液中,于4℃条件下离心保存可以较大程度上保留蛋白的生物学活性。
[0008] 本发明的另一个目的是溶解了蛋白的PBS直接用于荧光强度测量数值会远远大于正常标准,只有一定程度的稀释才能测量出正确的EGFP荧光强度。
[0009] 本发明的技术方案如下:
[0010] 一种基于使用液氮研磨肉葡萄球菌测量展示蛋白EGFP的荧光强度的方法,包括如下步骤:
[0011] (1)构建锚定体系的质粒:以质粒pBT2-ET-EGFP为基础,构建以SPP为信号肽和原肽、 XM或FnBPB锚定体系和ABP为空间分子的4个质粒。
[0012] (2)热激法进入大肠杆菌DH5α:热激法转化后的孵育液涂在Amp抗性的LB固体培养基上,过夜培养,挑取转化子提质粒验证。
[0013] (3)提取质粒,电转化进入肉葡萄球菌TM300:孵育液涂在Cm抗性的TSB培养基表面,37℃过夜培养。
[0014] (4)用正置荧光显微镜筛选正确的肉葡萄球菌转化子:在正置荧光显微镜下放大1000 倍观察,发出绿色荧光的即为正确转化子。
[0015] (5)用正确的转化子发酵,收集发酵液,离心,分别收集上清液和菌体:37℃、180rpm 条件下培养20h。将发酵液放入50ml EP管中5500rpm、4℃条件下离心10min,收集上清液。
[0016] (6)菌体放置-80℃箱过夜,上清液可直接用于荧光分光光度计测量荧光强度·收集约 0.2g菌体粉末于5ml EP管中,加入PBS缓冲溶液4ml,使破碎后的菌体溶于缓冲液中。
[0017] (7)将冰冻的菌体收集到研钵,用液氮将其研磨至粉末,收集菌体粉末大约0.2g,用 PBS缓冲液溶解粉末。
[0018] (8)离心,收集上清液:将溶于PBS的菌体在4℃、12000rpm条件下离心15min,收集上清液。
[0019] (9)含有溶解蛋白的上清液稀释不同的倍数,进行荧光分光光度计的测量,将细胞壁溶解液分别以2倍、4倍、6倍比例稀释,进行荧光分光光度计的测量,观察在不同锚定体系下展示蛋白的表面展示效率。附图说明
[0020] 图1表示本发明申请所构建质粒pBT2-SPP-EGFP-XM的示意图
[0021] 图2表示本发明申请所构建质粒pBT2-ET-EGFP-FnBPB的示意图
[0022] 图3表示本发明申请所构建质粒pBT2-SPP-EGFP-ABP-XM的示意图
[0023] 图4表示本发明申请所构建质粒pBT2-SPP-EGFP-ABP-FnBPB的示意图图5表示本发明申请所构建的4种转化子上清液的荧光强度图6表示本发明申请所构建的4种转化子的2倍稀释样品荧光强度
图7表示本发明申请所构建的4种转化子的4倍稀释样品荧光强度
图8表示本发明申请所构建的4种转化子的6倍稀释样品荧光强度

具体实施方式

[0024] 下面对本发明的实施例做详细说明,这里所述实施例的方案,不限制本发明,本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化,所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内,本发明的范围和实质由权利要求来限定。
[0025] 实施例1
[0026] 利用DNA序列合成和PCR、酶切连接等分子实验操作,构建肉葡萄球菌的EGFP表面展示体系,包括以下步骤:
[0027] (1)在出发质粒pBT2-ET-EGFP的基础上合成信号肽加前肽SPP序列,替代原质粒的 Tat信号肽,合成锚定区域XM,加在EGFP后面,去掉EGFP后面的终止密码子,命名为 pBT2-SPP-EGFP-XM(简称pXM),如图1所示。在原质粒基础上合成FnBPB序列,加在 EGFP序列后。质粒pBT2-SPP-EGFP-XM和质粒pBT2-ET-EGFP在酶切位点Nhe I和Xba I 双酶切,pBT2-SPP-EGFP-XM酶切后的长片段和pBT2-ET-EGFP酶切后的短片段用T4连接酶连接,构建质粒pBT2-ET-EGFP-FnBPB(简称pFnBPB),如图2所示。
[0028]
[0029] (2)热激法化转上述连接产物,将10μl连接产物加入DH5α感受态,冰浴30min,在 42℃水浴锅中热激90s,然后再冰浴3min,加600μl LB培养基在37℃、180rpm摇床孵育
45min,孵育液全涂在Amp抗性的LB固体培养基中,37℃培养箱中过夜培养挑取转化子提质粒验证。合成的ABP序列分别插入在EGFP和XM和FnBPB之间,命名为质粒 pBT2-SPP-EGFP-ABP-XM(简称pAXM),如图3所示和pBT2-SPP-EGFP-ABP-FnBPB(简称pAF),如图4所示。
[0030]
[0031] (3)将上述构建的4个质粒进行电转化,分别取5μl质粒加入肉葡萄球菌TM300感受态中,冰浴30min,使用美国BTX电转仪(ECM 399)在2500V条件下电转,加入1ml RM复苏液,在37℃、180rpm条件下孵育5h,取500μl孵育液涂在Cm抗性的TSB培养基上,37℃过夜培养。
[0032] (4)挑选转化子,在37℃、180rpm条件下过夜培养,取800μl菌液离心,用PBS洗涤2次。在正置荧光显微镜下放大1000倍观察,发出绿色荧光的即为正确转化子。
[0033] 实施例2
[0034] 筛选正确的表面展示转化子
[0035] 挑取构建成功的pBT2-SPP-EGFP-XM、pBT2-ET-EGFP-FnBPB、 pBT2-SPP-EGFP-ABP-FnBPB、pBT2-SPP-EGFP-ABP-XM这4种转化子,接种于5ml Cm抗性的LB培养基的试管中,在37℃、180rpm条件下过夜培养。吸取800μl菌液离心,用PBS 缓冲液洗2遍。吸取10μl菌液观察绿色荧光。由于EGFP在488nm波长下能被激光发出绿色荧光,在正置荧光显微镜放大1000倍观察菌体,可以观察到有绿色荧光的转化子,说明EGFP 在表面展示体系中表达,挑选表达良好的转化子,再提质粒进行验证。
[0036] 将验证正确的菌株以10%的接种量接入50ml Cm抗性的LB培养基,以肉葡萄球菌TM300 为阴性对照,以含质粒pBT2-ET-EGFP的肉葡萄球菌为阳性对照。180rpm、37℃摇床发酵20h。将发酵液倒入50ml EP管中,5500rpm、4℃离心10min,收集上清液,可直接用于荧光强度检测,含有菌体的部分放入-80℃冰箱冷冻。由图1可知,阳性对照的荧光强度值最高,且在 525nm左右能达到最大值。原质粒EGFP的荧光强度是3923,含质粒pXM、pFnBPB、pAF、 pAXM的肉葡萄球菌荧光强度分别减少了17.74%、16.95%、29.24%、16.93%,说明表面展示体系抑制了EGFP分泌到细胞外。
[0037] 实施例3
[0038] 利用液氮研磨破碎细菌细胞壁溶解蛋白进行荧光检测
[0039] 以实施例2中得到的6个菌株进行液氮研磨,用5ml EP管收集约0.2g菌体,加入4ml PBS 缓冲液溶解菌体,12000rpm、4℃离心15min。弃沉淀,收集上清液。分别取1500μl、750μl、 500μl上清液加入蒸馏水稀释至2倍、4倍、6倍后,使用荧光分光光度计(HITACHI F-7100) 进行荧光强度检测。操作如下:使用wavelength scan模式,激发波长EX WL 488nm,数据收集范围为500-600nm,激发光的狭缝宽度设置为5nm,发射光的狭缝宽度设置为10nm,FMT 700。机器预热15min后,进行Prescan预扫描,然后点击Measure进行扫描。由图2、图3 和图4可知,2倍的稀释度是最合适的。
[0040] 显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。例如氯霉素、氨苄青霉素及其它所用的试验材料均是从常规生化试剂厂商处购买得到的。
[0041] 其中用到的肉葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)ATCC 51365菌株来源: https://www.dsmz.de/catalogues/details/culture/dsm-20501.html。参考文献:Schliefer K H,Fischer U.Description of a new species of the Genus Staphylococcus:Staphylococcus carnosus. International Journal of Systematic Bacteriology,1982,32(2):153-156.
[0042] pBT2质粒来源:http://www.biofeng.com/zaiti/qita/pBT2.html。参考文献:Brueckner R.Gene replacement in Staphylococcus carnosus and Staphylococcus xylosus.FEMS Microbiology Letters, 1997,151(1):1-8。
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