產(chǎn)肌酸水解酶基因工程菌的構(gòu)建*

楊波，王滾，蔣芬，劉冠蘭，楊成，段紹斌，蔣云生

（1.南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院腎內(nèi)科，湖南 衡陽 421001；2.長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系，湖南 長(zhǎng)沙 410219；3.中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院腎內(nèi)科，湖南 長(zhǎng)沙 410011）

·論著·

產(chǎn)肌酸水解酶基因工程菌的構(gòu)建*

楊波1，王滾1，蔣芬1，劉冠蘭1，楊成2，段紹斌3，蔣云生3

（1.南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院腎內(nèi)科，湖南 衡陽 421001；2.長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系，湖南 長(zhǎng)沙 410219；3.中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院腎內(nèi)科，湖南 長(zhǎng)沙 410011）

目的構(gòu)建肌酸水解酶的重組質(zhì)粒并轉(zhuǎn)化至大腸桿菌，研究其蛋白的表達(dá)及活性。方法①根據(jù)Genbank數(shù)據(jù)庫已知的肌酸水解酶（黃桿菌U-188）的基因序列，由上海吉?jiǎng)P生物有限公司進(jìn)行生物合成，得到肌酸水解酶基因片段b；②根據(jù)肌酸酶的基因序列設(shè)計(jì)引物，聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）擴(kuò)增，進(jìn)行雙酶切的回收和純化，與質(zhì)粒GV296酶切后進(jìn)行連接，構(gòu)建重組質(zhì)粒GV296-b，分別轉(zhuǎn)化至大腸桿菌DH5a，篩選測(cè)序鑒定；③提取重組質(zhì)粒GV296-b，轉(zhuǎn)入至大腸桿菌BL21（DE3），進(jìn)行菌液PCR鑒定；④工程菌GV296-b/BL21（DE3），向菌液中加入異丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG）誘導(dǎo)其蛋白表達(dá)，并制備粗酶液進(jìn)行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺（SDS-PAGE）分析；⑤將工程菌GV296-b/BL21（DE3）于含特定濃度肌酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)24 h，取培養(yǎng)液測(cè)定肌酸濃度。結(jié)果①成功構(gòu)建重組質(zhì)粒GV296-b，將上述重組質(zhì)粒進(jìn)行雙酶切。電泳顯示，目的片段大小約為0.783和1.212 kb，與理論值相符；②重組質(zhì)粒GV296-b，轉(zhuǎn)化至E.coliBL21（DE3）感受態(tài)細(xì)胞中，經(jīng)IPTG誘導(dǎo)后實(shí)現(xiàn)高效表達(dá)。工程菌GV296-b/BL21（DE3）表達(dá)肌酸酶，具有肌酸酶活性，按基因序列圖分析肌酸水解酶403個(gè)氨基酸，經(jīng)SDS-PAGE分析酶蛋白的分子量約為43 kD。結(jié)論成功構(gòu)建的工程菌GV296-b/ BL21（DE3）能高效誘導(dǎo)肌酸酶的表達(dá)，具有肌酸酶活性。

肌酸水解酶；基因工程菌；肌酸；肌氨酸

慢性腎功能衰竭（簡(jiǎn)稱慢性腎衰）幾乎是所有泌尿系疾病的共同歸宿，也可繼發(fā)于其他全身性疾病，如原發(fā)性高血壓和糖尿病，后者約有43%并發(fā)慢性腎衰。據(jù)國(guó)際腎臟病協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，慢性腎衰的人群發(fā)病率約為100～200/100萬，美國(guó)成年人中慢性腎衰的發(fā)病率高達(dá)7.6%，而日本的發(fā)病率更高達(dá)996/100萬[1-2]。我國(guó)慢性腎臟病的發(fā)病率約為10.9%[3]，隨著人口老齡化速率逐年加快，慢性腎衰的發(fā)病率也隨之增加，嚴(yán)重威脅著人們的健康及生命。對(duì)于慢性腎衰終末期的治療，現(xiàn)主要依靠血液透析、腹膜透析和腎臟移植進(jìn)行腎臟替代治療。目前，對(duì)腎臟替代前期治療采用非透析治療，其經(jīng)典方法是胃腸道吸附劑，如氧化淀粉及活性碳制劑。消化道酶療法的基本方法是采用微膠囊包裹尿素酶及吸附劑，使肌酐、尿素等及其他毒素物質(zhì)進(jìn)入微膠囊內(nèi)得到吸附分解。同時(shí)興起的是腸道細(xì)菌療法，最初選用自然菌種，如腸道菌和低毒土壤菌，制成活菌制劑攝入消化道，分泌分解酶降解腸道內(nèi)尿毒素。但上述自然菌存在產(chǎn)酶特性不穩(wěn)定及菌的安全性問題，以致人們致力于基因工程菌的研究。肌酐在肌酐酶催化下生成肌酸，后者在肌酸酶催化下，降解為肌氨酸。本實(shí)驗(yàn)將肌酸酶的基因轉(zhuǎn)入特定細(xì)菌中，再將這含有某種酶的特定菌種制成生物制劑，攝入腎衰患者的消化道，將患者腸道中的肌酸（由肌酐酶催化肌酐生成）降解為肌氨酸。肌氨酸不但無毒，而且為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而達(dá)到治療的目的。

1 材料與方法

1.1 材料

大腸桿菌DH5a（E.coliDH5a）、E.coliBL21（DE3）為南華大學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)室保存，質(zhì)粒PET28a（+）（GV296），構(gòu)于上海吉?jiǎng)P生物有限公司，DNA限制性內(nèi)切酶為美國(guó)Biolabs公司生產(chǎn)，T4 DNA Ligase為美國(guó)Thermo公司生產(chǎn)，2×Taq Master Mix為北京康為世紀(jì)生物科技有限公司生產(chǎn)，高純度質(zhì)粒小提試劑盒及DNA凝膠回收試劑盒為北京天根生化科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 肌酸酶目的基因片段的構(gòu)建根據(jù)Genbank數(shù)據(jù)庫已知的肌酸酶（黃桿菌U-188）D14464.1的基因序列，由上海吉?jiǎng)P生物有限公司進(jìn)行生物合成，得到肌酸酶目的基因模板b。

1.2.2 聚合酶鏈反應(yīng)（polymease chain reaction，PCR）擴(kuò)增根據(jù)黃桿菌肌酸水解酶的基因序列設(shè)計(jì)引物，在正向引物中添加酶切位點(diǎn)BamHⅠ，在反向引物中添加酶切位點(diǎn)XhoⅠ，以便以后的克隆和表達(dá)。引物設(shè)計(jì)為正向引物：AGCAAATGGGTCGC GGATCCATGCAAATGCCCAAAACAC；反向引物：T GGTGGTGGTGGTGCTCGAGTTATTTGCGGATGATG TTTC。反應(yīng)體系（25μl）：模板b 1μl，正向引物0.5μl，反向引物0.5μl，2×Taq Master Mix 12.5μl，ddH2O 10.5μl，總體積為25μl。PCR反應(yīng)條件為：94℃預(yù)變性5 min，94℃變性30 s，55℃退火30 s，72℃延伸80s，共30個(gè)循環(huán)，72℃繼續(xù)延伸7 min。反應(yīng)結(jié)束后4℃保存。

1.2.3 PCR產(chǎn)物及質(zhì)粒的酶切用BamHⅠ和XhoⅠ對(duì)PCR產(chǎn)物和GV296進(jìn)行雙酶切。酶切體系（50μl）：DNA 10μl，BamHⅠ1μl，XhoⅠ1μl，Cursmart Buffer 5μl，ddH2O 33μl。37℃反應(yīng)3 h，65℃滅活10min。

1.2.4 酶切產(chǎn)物電泳并割膠回收肌酸酶目的基因片段的PCR產(chǎn)物及質(zhì)粒GV296雙酶切后，用DNA凝膠回收試劑盒回收DNA片段。

1.2.5 肌酸酶基因片段b與質(zhì)粒GV296的連接回收純化的肌酸酶DNA片段b及質(zhì)粒GV296酶切回收片段，按照1∶5加樣進(jìn)行連接反應(yīng)。T4連接酶反應(yīng)體系（20μl）：T4連接酶1μl，10×連接Buffer 2μl，回收純化的肌酸酶DNA片段5μl，質(zhì)粒GV296酶切回收產(chǎn)物1μl，ddH2O 11μl。22℃反應(yīng)10 min，65℃滅活10 min。重組質(zhì)粒GV296-b轉(zhuǎn)化E.coli感受態(tài)細(xì)胞。

1.2.6 轉(zhuǎn)化子挑選與鑒定重組質(zhì)粒GV296-b轉(zhuǎn)化子使用菌落PCR、雙酶切及DNA測(cè)序篩選陽性克隆菌。先用菌落PCR初步篩選陽性克隆，然后抽提重組質(zhì)粒，進(jìn)行雙酶切和DNA測(cè)序確定。①菌落PCR：在無菌條件下用接種環(huán)在平板上挑取單菌落（選取直徑＞1 mm的菌落），分別挑取1個(gè)單菌落于1 ml卡那霉素抗性LB培養(yǎng)基離心管中培養(yǎng)，共培養(yǎng)8管，37℃、220 r/min振蕩2 h。以通用引物T7 Promoter Primer作為PCR及測(cè)序引物。T7引物序列的正向引物：GCTGGAGCGTACCCTGTTC；反向引物：TGCTAGTTATTGCTCAGCGG。反應(yīng)體系（12.5μl）：菌液1.5μl，T7正向引物0.25μl，T7反向引物0.25 μl，2×Taq Master Mix 6.25μl，ddH2O 4.25μl，總體積12.5μl。反應(yīng)條件為：94℃預(yù)變性10 min，94℃變性30 s，55℃退火30 s，72℃延伸80 s，共30個(gè)循環(huán)，72℃繼續(xù)延伸7 min。PCR反應(yīng)結(jié)束后，置入4℃冰箱保存。將PCR產(chǎn)物進(jìn)行1.2%瓊脂糖凝膠電泳，初步篩選陽性克隆菌。②重組質(zhì)粒GV296-b雙酶切及測(cè)序：取10μl菌落PCR篩選到的陽性克隆菌液接種于4 ml卡那霉素抗性LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)，37℃、220 r/min振蕩培養(yǎng)過夜（約12 h）。用質(zhì)粒提取盒抽提質(zhì)粒，進(jìn)行雙酶切。將菌落PCR及酶切均顯示為陽性的重組質(zhì)粒GV296-b轉(zhuǎn)化子菌液，送至上海生工生物有限公司測(cè)序。

1.2.7 重組質(zhì)粒GV296-b的鑒定及誘導(dǎo)表達(dá)測(cè)序正確的陽性轉(zhuǎn)化子GV296-b，提取質(zhì)粒后，轉(zhuǎn)入至大腸桿菌BL21（DE3），進(jìn)行轉(zhuǎn)化及菌液PCR，構(gòu)建表達(dá)工程菌GV296-b/BL21（DE3）。根據(jù)測(cè)序比對(duì)正確的肌酸酶序列設(shè)計(jì)引物，在引物中分別添加酶切位點(diǎn)HindⅢ和XbaⅠ。引物序列為：正向引物CCCAAGCTT-CAGCTGTTGCGCCAGAC；反向引物：GCTCTAGA-GTGGCACGGAGGTTCG。PCR反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物進(jìn)行1.2%瓊脂糖凝膠電泳，篩選陽性克隆菌。采用異丙基硫代-β-D-半乳糖苷（isopropylbeta-D-thiogalactopyranoside，IPTG）誘導(dǎo)PCR鑒定陽性的表達(dá)工程菌GV296-b/BL21（DE3）蛋白的表達(dá)。細(xì)菌超聲波粉碎后，采用非連續(xù)變性電泳，12%濃度的分離膠，5%濃度的濃縮膠。

1.2.8 表達(dá)工程菌分解肌酸的體外實(shí)驗(yàn)從平板上挑取重組菌GV296-b/BL21（DE3）的單菌落接種于2 ml卡那霉素抗性LB培養(yǎng)基中，37℃、220 r/min揺菌培養(yǎng)過夜。次日按1∶100轉(zhuǎn)種于5 ml卡那霉素抗性LB培養(yǎng)基中，30℃、220r/min培養(yǎng)2h。無菌條件下加入IPTG至終濃度1 mmol，繼續(xù)培養(yǎng)4 h，收集菌體，先用生理鹽水洗滌，再用生理鹽水重懸菌體，并用麥?zhǔn)媳葷岱ㄕ{(diào)整懸菌液約為1.5×108cfu/ml。取200μl懸菌液加入800μl含特定濃度肌酸的LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)，取200μl大腸桿菌DH5a（菌濃度同上）懸菌液，加入800μl含特定濃度肌酸的LB培養(yǎng)基，作為對(duì)照組。37℃、220 r/min培養(yǎng)24 h，13 000 r/min離心2 min，取上清液用生化分析儀檢測(cè)肌酸濃度。取200μl生理鹽水加入上述培養(yǎng)基中作為對(duì)照組，培養(yǎng)24 h后，同樣離心取上清液測(cè)肌酸濃度。每組設(shè)5個(gè)樣本。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，用單因素方差分析（one-way，ANOVA），多重比較用最小顯著法（LSD），P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 PCR擴(kuò)增的肌酸酶目的基因

根據(jù)Genbank數(shù)據(jù)庫已知的肌酸水解酶（黃桿菌U-188）基因序列，由上海吉?jiǎng)P公司進(jìn)行生物合成模板b，設(shè)計(jì)引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，可得到大小約1 252bp的片段，與預(yù)期大小一致。見圖1。

圖1 肌酸酶基因PCR產(chǎn)物電泳圖

2.2 PCR鑒定重組質(zhì)粒GV296-b

重組質(zhì)粒GV296-b轉(zhuǎn)化至大腸桿菌DH5a感受態(tài)細(xì)胞，挑取轉(zhuǎn)化子1～8號(hào)，進(jìn)行菌液PCR，產(chǎn)物經(jīng)1.2%瓊脂糖凝膠電泳。泳道5～12為1～8號(hào)轉(zhuǎn)化子，經(jīng)PCR鑒定得到大小約529 bp的片段，與肌酸酶的基因大小相符（見圖2）。將PCR鑒定陽性的產(chǎn)物送測(cè)序公司測(cè)序，證實(shí)肌酸酶的基因片段與Genbank報(bào)道的基因序列一致（見圖3）。

圖2 重組質(zhì)粒GV296-b的菌落PCR測(cè)定

2.3 表達(dá)工程菌GV296-b/BL21（DE3）的十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺分析

表達(dá)工程菌GV296-b/BL21（DE3）經(jīng)IPTG誘導(dǎo)表達(dá)，終濃度為1.0 mmol，30℃、200 r/min離心4 h后，4℃、13 000 r/min離心1 min，收集沉淀。用磷酸鹽緩沖溶液（phosphate buffer saline，PBS）洗滌菌體，超聲碎菌體，離心收集上清液和沉淀。分別加入4×十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）上樣緩沖液，100℃、煮沸10 min，用于十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gelelectrophoresis，SDS-PAGE）上樣，凝膠成像照相。泳道2、4分別為誘導(dǎo)的1、2管沉淀；泳道3、5分別為誘導(dǎo)的1、2管上清液；泳道6、8為未誘導(dǎo)的1、2管沉淀；泳道7、9為未誘導(dǎo)的1、2管上清液。分析可見泳道3、5有目的蛋白表達(dá)，分子量約為43 kD，與預(yù)期相符合（見圖4）。

2.4 表達(dá)工程菌分解肌酸活性的測(cè)定

表達(dá)工程菌GV296-b/BL21（DE3）經(jīng)IPTG誘導(dǎo)后，取菌液與特定濃度的肌酸作用24 h。作用后表達(dá)工程菌組上清液肌酸濃度為（403.4±16.4）μmol/L，與對(duì)照組比較[（555.6±11.9）μmol/L]顯著下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；DH5a組為（548.7± 13.5）μmol/L，與陰對(duì)照組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

圖3 肌酸酶基因片段的測(cè)序圖

圖4 重組肌酸酶誘導(dǎo)表達(dá)的SDS-PAGE分析

3 討論

在慢性腎衰狀態(tài)下，機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)也相對(duì)增加，活性氧和氫氧基及其他自由基生成增多，肌酐與其作用生成氫氧化肌酐，后者在各種酶的作用下最后生成甲基胍[4]。甲基胍升高是引起惡心、嘔吐、腹瀉、貧血、糖耐量降低、血漿纖維蛋白增高及裂解活性下降、鈣吸收減少、胃十二指腸潰瘍和出血、抽搐和意識(shí)障礙等的主要原因，還可引起胰腺等分泌減少、紅細(xì)胞自溶，并且對(duì)淋巴細(xì)胞的DNA合成有抑制作用，同時(shí)抑制去甲腎上腺素在交感神經(jīng)突觸小泡中運(yùn)輸。以前有學(xué)者將肌酐水解酶克隆入腸道益生菌，使肌酐在腸道內(nèi)降解成肌酸[5]。然而肌酐經(jīng)肌酐水解酶生成的肌酸，可通過肝腸循環(huán)，經(jīng)腸道進(jìn)一步重吸收進(jìn)入血液，在體內(nèi)再次代謝轉(zhuǎn)化成肌酐，并未解決根本問題。肌酐在肌酐水解酶的作用下生成肌酸，肌酸在肌酸水解酶作用下進(jìn)一步生成肌氨酸和尿素。本實(shí)驗(yàn)室早期成功構(gòu)建了肌酐水解酶基因重組工程菌，此次構(gòu)建含肌酸水解酶的重組菌，表達(dá)肌酸水解酶，旨在將肌酐降解肌酸后，進(jìn)一步降解為肌氨酸。

本實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)Genbank黃桿菌U-188的基因序列進(jìn)行生物合成肌酸酶目的基因模板，PCR擴(kuò)增分別得到大小約1.252 kb的肌酸酶目的基因片段。將上述擴(kuò)增目的片段與質(zhì)粒GV296連接后，經(jīng)測(cè)序鑒定擴(kuò)增片段的基因與已知Genbank上的基因完全一致。通過測(cè)序比對(duì)得到肌酸酶的基因片段大小約為1.212 kb，經(jīng)酶切后同樣證實(shí)為肌酸酶的基因片段，顯示該基因克隆成功。實(shí)驗(yàn)中使用的質(zhì)粒PET-28a（+）是帶有T7 lac啟動(dòng)子的載體，其T7啟動(dòng)子下游有一段lac阻遏蛋白（lacI）操縱子序列編碼表達(dá)lacI。lacI可以作用于宿主染色體上T7RNA聚合酶前的lacUV5啟動(dòng)子并抑制其表達(dá)，也作用于載體T7 lac啟動(dòng)子，以阻斷任何T7RNA聚合酶導(dǎo)致的目的基因轉(zhuǎn)錄，IPTG通過與lacI結(jié)合而保持lac操縱子轉(zhuǎn)錄開放。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，工程菌有肌酸酶蛋白的表達(dá)，并且具有分解肌酸活性。

腸道細(xì)菌療法中極其重要地是選擇高效低毒菌，因?yàn)橥鈦砭鷶z入消化道后，可能引起宿主腸道微生態(tài)改變，出現(xiàn)新的菌群失調(diào)；同時(shí)其還可能攜帶某些耐抗菌素的質(zhì)粒，這些質(zhì)?？赡軙?huì)轉(zhuǎn)入到其他腸道菌種中，導(dǎo)致耐抗生素細(xì)菌的感染，對(duì)原本免疫力低下的尿毒癥患者產(chǎn)生嚴(yán)重的感染性疾病。大腸桿菌是人和動(dòng)物腸道中的正常棲居菌，其雖然為條件致病菌，但大部分血清型大腸桿菌為人體正常菌群，無異位的大腸桿菌沒有致病性。PRAKASH等[6]研究表明，微囊化的基因修飾大腸桿菌DH5a對(duì)動(dòng)物（老鼠）無致病性。大腸桿菌與代謝有關(guān)的酶種類很多，這些酶的產(chǎn)生與外環(huán)境息息相關(guān)。對(duì)于尿毒癥患者來說，許多代謝廢物不能充分經(jīng)腎臟排泄而蓄積于體內(nèi)，大量的代謝廢物通過豐富的腸壁血管進(jìn)入腸道，使腸腔內(nèi)呈高代謝廢物水平狀態(tài)，為細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖提供豐富的營(yíng)養(yǎng)及充足的條件從而誘導(dǎo)細(xì)菌生長(zhǎng)；同時(shí)這種環(huán)境也能誘導(dǎo)大腸桿菌產(chǎn)生多種酶降解肌酐、尿素氮和尿酸。大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)是目前最常用的外源蛋白表達(dá)系統(tǒng)，其不僅具有遺傳背景清楚、操作簡(jiǎn)便、容易培養(yǎng)，還具有能快速大規(guī)模地生產(chǎn)目的蛋白的優(yōu)點(diǎn)[7]。其表達(dá)外源基因產(chǎn)物的水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他基因表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)的目的蛋白甚至超過細(xì)菌總蛋白量的30%，使之成為人們克隆表達(dá)外源基因的主要菌株。

至今為止，基因工程菌宿主菌主要為大腸桿菌，然而大腸桿菌為條件致病菌，存在一個(gè)潛在性的問題。大腸桿菌是活菌，攝入消化道后在腸道繁殖，擾亂腸道微生態(tài)，使腸道菌群比例改變，造成細(xì)菌及毒素移位，導(dǎo)致慢性腎衰微炎癥改變[8]。因此考慮下一步采用益生菌做為基因工程菌的宿主菌，有望為慢性腎衰腸道細(xì)菌的治療解決安全性問題。近20年來，人們逐漸致力于乳酸桿菌的生物學(xué)性狀和基因組學(xué)的研究，并且通過基因工程的方法，對(duì)其進(jìn)行遺傳修飾，開發(fā)構(gòu)建一系列乳酸桿菌基因表達(dá)系統(tǒng)，將其作為基因工程菌用于疫苗研制。本實(shí)驗(yàn)成功構(gòu)建肌酸水解酶的重組質(zhì)粒菌，為下一階段構(gòu)建含有肌酸水解酶的乳酸桿菌基因工程菌奠定基礎(chǔ)。作為毒素的肌酐，在轉(zhuǎn)化為肌酸后，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（肌氨酸），為延緩腎功能衰竭及針對(duì)慢性腎衰的治療提供新的思路及治療方法。

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（申海菊 編輯）

Construction of creatinase gene engineering bacteria*

Bo YANG1,Gun WANG1,Fen JIANG1,Guang-lan LIU1,Cheng YANG2, Shao-bin DUANG3,Yun-sheng JIANG3
(1.Department of Nephrology,the First Affiliated Hospital,University of South China, Hengyang,Hunan 421001,P.R.China;2.Clinical Department,Changsha Medical College, Changsha,Hunan 410219,P.R.China;3.Department of Nephrology,the Second Xiangya Hospital,Central South University,Changsha,Hunan 410011,P.R.China)

【Objective】To construct a plasmid containing creatinase gene,transform it intoEscherichia coliand study its expression and enzyme activity.【Methods】The creatinase(Flavobacterium sp.U-188)gene sequence was biosynthesized according to the GenBank database to get the gene fragment of creatinase b.The primers of creatinase were designed according to the gene sequence.The gene was amplified by PCR.Then the DNA was extracted after double enzyme digestion and purified.The purified DNA was cloned to GV296 to construct the recombinant plasmid GV296-b,which were transformed intoE.coliDH5a for screening and identification.The recombinant plasmid GV296-b was extracted and transformed toE.coliBL21(DE3)for PCR identification of bacterial liquid.The inducer isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside(IPTG)was added into the engineering strain GV296-b/BL21(DE3)to induce protein expression,and SDS-PAGE was conducted. The GV296-b/BL21(DE3)was cultured in the culture medium at a particular concentration of creatinine acid for 24 hours,and then the concentration of creatinine acid in the culture fluid was determined.【Results】①The recombinant plasmid GV296-b was successfully constructed and double digested.Electrophoresis showedthe two restriction enzyme fragments were 0.783 kb and 1.212 kb which were consistent with the theoretical values.②The reconstructed plasmid GV296-b was transformed intoE.coliBL21(DE3)competent cells.The bacterium was induced by IPTG and achieved efficient expression.The bacterium GV296-b/BL21(DE3)expressed active creatinase which was composed of 403 AA in gene sequence mapping with the molecular weight of approximate 43 kD by SDS-PAGE.【Conclusions】The engineering strain GV296-b/BL21(DE3)has been successfully constructed,and the expression of the active creatinase has been efficiently induced.

creatinase；gene engineering bacteria；creatine；sarcosine

Q814

A

1005-8982（2015）29-0012-06

2015-06-16

湖南省自然科學(xué)基金（No：13JJ3082）