大肠杆菌pET28a-His-DNase I/BL21的构建、诱导表达与纯化文献综述

 2022-12-29 07:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

1. 研究背景

1型糖尿病(TIDM)又称胰岛素依赖型糖尿病,是由于机体产生异常自身免疫应答引起胰岛B细胞损伤,胰岛素分泌减少的一类疾病。由于多数患者都在儿童或青少年期发病,疾病防控的意义毋庸置疑。近年来尽管对血糖管理及并发症有了深入了解,疾病的病理过程依旧不清楚。

1型糖尿病在人群中分布有其独有的特征。大型的流行病学调查表明该病的发病率大约以每年 2% ~3%的速度在增长,各地区之间分布特征差异较大,近年来有发病低龄化趋势。 相关环境因素与疾病的关系未明,遗传背景及风险较明确但存在多数患者一级亲属未发病的现象。中国范围内该病的流行病学分布尚不清楚,但相关研究提示该病对中国人群的影响不容忽视。

T1DM 以胰岛B细胞永久性破坏为特征,病因迄今尚未阐明,但自身免疫异常是其最主要的致病因素。目前认为 T1DM 是T细胞介导的自身免疫性疾病。以遗传性为基础,在某些环境因素( 微生物、化学物质、食物成分) 的作用下,诱发以胰岛炎为病理特征的胰岛 B细胞自身免疫反应,损伤胰岛B细胞使其丧失合成和分泌胰岛素的功能,引起糖代谢紊乱。T1DM的遗传学研究已有很大的进展。随着现代临床与实验室研究水平的日益提高,治疗T1DM 的手段也越来越先进,从胰岛素药物及类似物的治疗,到免疫抑制治疗,基因治疗,中药干预,胰腺和胰岛移植治疗,干细胞治疗,胰岛素泵等治疗方式层出不穷,也说明 T1DM 治疗研究的日益成熟,如何找到最佳治疗方法一直是研究者们攻克的目标,在未来有望完善人工胰岛的研究,彻底治愈 T1DM,远离并发症,为患者及其家庭带来福音。

本实验所需的DNaseⅠ是一种特异性DNA水解酶,可在Ca2 和Mg2 等二价金属离子存在的中性pH值条件下水解双链DNA生成5磷酸末端和3羟基末端的寡核苷酸。DNaseⅠ在发现伊始仅被单纯的视为一种消化酶,参与食物来源DNA的降解。随着研究的深入,发现DNaseⅠ与细胞凋亡、细胞坏死染色质降解及系统性红斑狼疮、胃肠道肿瘤和心肌梗死发生密切相关。随着近代生命科学技术和免疫学技术的快速发展,人们发现,作为先天免疫系统的重要组成部分之一,中性粒细胞主要通过细胞吞噬,脱颗粒作用参与免疫应答;近年来发现,形成中性粒细胞外诱捕网是一种新的免疫应答方式,而诱捕网的主要结构成分是DNA,所以破坏诱捕网的DNA骨架就能够降解诱捕网,故DNaseⅠ在理论上可以降低高水平诱捕网引起的自身免疫损伤。

本实验采用基因工程的方法,基因表达是基因工程的重要内容,是工业、医疗和基础研究领域的重要技术。基因表达系统按照基因表达宿主的性质分为原核表达系统和真核表达系统两类,前者主要包括大肠杆菌表达系统和哺乳动物细胞表达系统等。原核表达系统以大肠杆菌表达系统为代表,具有遗传背景清楚、成本低、表达最高和表达产物分类纯化相对简单等优点。由于大肠杆菌相对简单、产率高、易操作、较经济等,使得它成为最广的表达系统。迄今已有数百种外源基因在大肠杆菌中获得高效表达。利用大肠杆菌制备基因工程产品,首要任务是将外源基因导人Ecoli 细胞中, 构建高表达菌株,因为重组菌株表达的高低将直接影响到分离纯化后的回收率。影响蛋白表达量的因素除载体启动子结构以外,还有质粒拷贝数、质粒稳定性、结构、密码子的特异性和宿主菌的生长状态等。

对大肠杆菌表达产物进行分离通常综合使用多种分离技术,如 超声破碎或高压匀浆、离心、超滤、柱层析等。对于基因工程产品的检测常包括①结构确证,如蛋白质 N端和 C端序列分析、氨基酸成分分析、肽图和质谱分析等②纯度分析,如SDS一 PAGE电泳、 HPLC分析和蛋白含量测定等③免疫学检测,如ELISA、Western等④生物活性检测,需要通过等物体内试验或体外通过细胞来测定。

本实验以此为背景,通过基因工程相关操作,进行重组基因的构建,并完成目的基因的提取与纯化。

2实验主要内容

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