1-大肠杆菌重组蛋白表达提取及纯化实验(最新整理)

CGGBP1蛋白在大肠杆菌中的表达及其纯化【关键词】 CGGBP1；基因表达；纯化0引言脆性X综合征（fragile X syndrome, FXS）是一种最多见的遗传性智力发育不全综合征，有超过99%的FXS是由脆性X智障基因1（fragile X mental retardation, FMR1）中5′端非编码区CGG三核苷酸重复序列不稳固扩增及其CpG岛异样甲基化致使. FMR1基因的表达产物FMRP的缺乏致使FXS的发生［1-2］. 本实验对编码基因存在于3号染色体［3］，能与FMR1 基因5′ d (CGG)n3′重复序列特异性结合的蛋白CGGBP1进行原核表达，并对其DNA结合活性进行研究.1材料和方式材料大肠杆菌DH5α, BL21（ DE3）和表达载体pRSET A均为本实验室保留. 质粒提取试剂盒购自Sigma公司；限制性内切酶BamH I 和KpnI购自宝生物工程公司；T4 DNA连接酶购自Promega公司； Ni2+NTA金属螯合蛋白质纯化系统购自Qiagen公司；链酶亲和素磁珠购自Dynal公司；低分子质量蛋白标准购自上海西巴斯生物技术.方式表达载体的构建依照CGGBP1基因起始密码子和终止子临近序列设计PCR引物：CGGBP1F CGC GGA TCC GAG CGA TTG TAG TAA CAG CA，CGGBP1R GGG GTA CCT CAA CAA TCT TGT GAG TTG AG. 其上游及下游引物别离加入BamHI和KpnI酶切识别位点序列(引物序列下划线部份). PCR反映以人淋巴细胞cDNA文库为模板，扩增编码CGGBP1的基因序列. 设计PCR 扩增体系25 μL，灭菌去离子水10 μL，10×反映缓冲液μL，25 mmol/L MgCl2 μL，DMSO μL，4× dNTP混合物（每种 mmol/L）2 μL，CGGBP1F和CGGBP1R各10 pmol，模板μL（50 ng/μL）， Taq DNA （5 μ/μL）聚合酶μL. 扩增条件：95℃预变性5 min，再94℃ 30 s， 53℃ 1 min，72℃ 1 min循环40次，最后72℃终末延伸产物10 min. PCR产物经琼脂糖电泳分离，用胶回试剂盒回收目的基因. 用BamHI和KpnI酶切PCR产物和pRSET A，酶切产物电泳后回收，在Ｔ4连接酶作用下，目的片段定向克隆至pRSET A的BamHI和KpnI克隆位点. 将重组质粒转入大肠杆菌DH5α，接种到含氨苄青霉素的LB培育基平板并挑取单菌落.融合蛋白的诱导表达将测序正确的重组质粒转入BL21（ DE3）. 挑取携带目标质粒的单菌落接种于含100 mg/L氨苄青霉素的LB培育基中， 37℃振荡培育12 h，按10 mL/L比例转接于新鲜培育基，37℃振荡培育至对数生长期时，加入IPTG至终浓度1 mmol/L，32℃诱导振荡培育4 h，离心搜集菌体，SDS PAGE分析重组蛋白的表达.蛋白表达形式的分析取5 mL菌液离心，用500 μL的裂解液（10 mmol/L 咪唑，300 mmol/L NaCl及50 mmol/L磷酸二氢钠 pH ）重悬，加溶菌酶至终浓度为1 mg/mL，冰浴30 min，超声波裂菌，离心后别离将上清和沉淀进行SDS PAGE分析.融合蛋白的纯化将1 mL 500 mL/L Ni2+NTA悬液和4 mL细菌裂解上清液轻轻混匀4℃放置60 min，直接过柱. 过柱终止后，用4 mL漂洗液（20 mmol/L 咪唑，300 mmol/L NaCl及50 mmol/L 磷酸二氢钠 pH ），洗脱未和Ni珠结合的杂蛋白. 通过2次漂洗后再用 mL洗脱液(250mmol/L 咪唑，300 mmol/L NaCl及50 mmol/L 磷酸二氢钠 pH 3次洗脱特异结合的目的蛋白，分步搜集. 取搜集液，进行SDS PAGE 分析.与（CGG）29重复序列双链DNA结合实验取10 μL磁珠用1 mL的无RNA酶的三蒸水清洗磁珠2次，除去防腐剂. 1×生物素亲和素结合缓冲液（10 mmol/L Tris HCl，2 mol/L NaCl，1 mmol/L EDTA，1 g/L Tween 20）15 μL重悬磁珠，各5 μL分3组实验. 其中一组加入25 μL（100 ng/μL）生物素化的（CGG）29重复序列双链DNA，另外两组别离加入25 μL（100 ng/μL）非生物素化的（CGG）29重复序列双链DNA和25 μL三蒸水做对照；三组别离再加入2×生物素亲和素结合缓冲液30 μL，25℃轻摇1 h. 经磁力吸附后，弃上清. 重复上述步骤3次；加入纯化后CGGBP1（500 μg/mL）15 μL 和2×核酸蛋白结合缓冲液（20 mmol/L HEPES，100 mmol/L NaCl， mmol/L DTT，100 g/L甘油）20 μL，室温下静置30 min；经磁力吸附后，弃上清；用1×核酸蛋白结合缓冲液清洗磁珠2次；加三蒸水10 μL，滚水煮10 min，进行SDS PAGE 分析.2结果原核表达载体的构建及鉴定扩增产物在15 g/L的琼脂糖凝胶电泳，可观看到一条约504 bp的条带（图1）；重组质粒pRSET A/CGGBP1及质粒pRSET A别离用BamHI和KpnI酶切，pRSET A/CGGBP1分为两个片段，别离为 ku和504 bp（图2），均与估量结果相同. 的表达用BamHI和KpnI双酶切pRSET A/CGGBP1表达质粒，挑选阳性重组质粒. 携带有pRSET A/CGGBP1质粒的 BL21(DE3)菌株，经IPTG 诱导后，在Mr 约25 000处显现1条表达条带；而未经IPTG诱导的菌体那么无此条带. 诱导后的菌体经溶菌酶及超声波裂解，离心后分为上清和沉淀两部份. 经SDS PAGE分析说明，CGGBP1部份存在于细菌裂解液的上清中，为可溶性蛋白，上清液中的目标蛋白相对较少（图3）.蛋白纯化在表达质粒pRSET A多克隆酶切位点的上游，插入有持续6个组氨酸的序列—(His )6 tag. 重组质粒经诱导表达后，(His )6 tag 能够和外源插入片段一起表达. 利用(His )6 tag 和金属Ni2+的螯合所设计的固定化金属配体亲和柱层析方式，是纯化目的蛋白的一种高效而简单的方式. SDS PAGE显示，CGGBP1取得较高程度的纯化（图4）.与5′d（CGG）293′重复序列双链DNA结合实验生物素化的5′d（CGG）29 3′重复序列双链DNA被固定到链酶亲和素磁珠上，非生物素化的5′d（CGG）293′重复序列双链DNA因无法固定到链酶亲和素磁珠上而被洗脱掉. 同理，加入CGGBP1后，未和5′ d (CGG）293′重复序列双链DNA 结合的蛋白也被洗脱（图5）.3讨论关于微卫星的产生机制，普遍以为是DNA复制进程中DNA聚合酶的滑动［4］，或DNA复制和修复时滑动链与互补链碱基错配，致使一个或几个重复单位的插入或缺失. 已发觉微卫星可能是一种超级活跃的碱基序列，通常各类简单的重复序列成簇地聚集在一个染色体区域，那个染色体区形成特异染色体结构的能力将会增强. 这些区域在核糖体RNA基因中超级复杂，同时这些重复序列所折叠形成的结构还能与特异的蛋白质相结合，成为“染色质折叠密码”［5-6］，参与遗传物质的结构改变，基因调控及细胞分化等进程. 脆性X综合征是Igarashi等［7］研究报导的与三核苷酸重复片段扩增突变有关的7种神经变性疾病其中的一种. 该蛋白只和（CGG）n重复序列发生特异性结合，而与其它类型的三核苷酸重复序列不结合［8］. 因此，对该蛋白功能的研究具有重要的理论研究意义.本实验成功地构建了含CGGBP1的重组质粒，以可溶性蛋白形式取得较高表达. 通过Ni2+NTA柱纯化，取得纯化的目标融合蛋白质，同时证明了该蛋白能和人FMR1基因5′d (CGG)293′重复序列双链DNA特异性结合. 这将为进一步开展真核生物蛋白CGGBP1功能的研究和阐释CGG三核苷酸动态突变的致病机理奠定基础.【参考文献】［1］Wells RD, Warren ST. Genetic Instabilities and Hereditary Neurological Disorders ［M］. Academic Press, San Diego,1998:46-96.［2］Cleary JD, Nichol K, Wang YH, et al. Evidence of cis acting factors in replication mediated trinucleotide repeat instability in primate cells［J］. Nat Genet, 2002, 31(1)：37-46.［3］Deissler H, Wilm M, Genc B, et al. Rapid protein sequencing by tandem mass spectrometry and cDNA cloning of CGGBP1［J］.Biol Chem, 1997,272(27):.［4］Sinden RR, Potaman VN, Oussatcheva EA, et al. Triplet repeat DNA structures and human genetic disease: Dynamic mutations from dynamic DNA ［J］. Bioscience, 2002,27(1 Suppl 1):53-65.［5］Wahls WP. Meiotic recombination hot spots: Shapping the genome and insight into hypervariable minisatellite DNA change［J］.Curr Top Dev Bio1, 1998,37:37-75.［6］Wahls WP, Moore PD. Recombination hotspot activity of hypervariable minisatellite DNA requires minisatellite DNA binding proteins［J］.Somat Cell Mol Genet, 1998,24(1):41-51.［7］Igarashi S, Tsuji S. The molecular mechanisms of the instability of the CAG repeat［J］. Nippon Rinsho,1998,56(4):1064-1073.［8］Deissler H, Behn Krappa A, Doerfler W. Purification of nuclear proteins from human HeLa cells that bind specifically to the unstable tandem repeat (CGG)n in the human FMR1 gene［J］. Biol Chem, 1996,271(8):4327-4334.。

实验目的1.了解外源基因在大肠杆菌细胞中的诱导表达情况2.学会用SDS-PAGE电泳法分离不同分子量的蛋白质3.学习通过亲和层析法纯化目的蛋白4.学会考马斯亮蓝染色法和蛋白质杂交法检测蛋白质实验原理1.外源基因在大肠杆菌细胞中的诱导表达：将外源基因克隆在特殊的表达载体中，让其在E. coli中表达，该表达载体上含有lac操作子的启动子。

在不加诱导剂的条件下培养宿主菌，lacI基因表达的阻遏蛋白LacI与lac操作子结合，使外源基因不能表达；向培养基中加入诱导物IPTG后，LacI阻遏蛋白变构失活，不能与lac操作子结合，外源基因就表达。

2.蛋白质SDS-PAGE电泳分离：SDS-PAGE是最常用的定性分析蛋白质的电泳方式，特别是用于蛋白质纯度检测和测定蛋白质分子量。

其分离原理是根据蛋白质分子量的差异，因为SDS-PAGE的样品处理液及缓冲液的加入破坏了蛋白质的二级、三级、四级等结构，并使SDS与蛋白质充分结合形成SDS-蛋白质复合物，稳定地存在于均一的溶液中，SDS与蛋白质结合后使SDS-蛋白质复合物上带有大量的负电荷，远远超过其原来所带的电荷，从而使蛋白质原来所带的电荷可以忽略不计，消除了不同分子之间原有的电荷差别，其电泳迁移率主要取决于亚基分子质量的大小，这样分离出的谱带也为蛋白质的亚基。

3.考马斯亮蓝法检测蛋白质：考马斯亮蓝是一种蛋白质染料，主要有R-250和G-250两种类型。

考马斯亮蓝可以和蛋白肽链中碱性氨基酸残基或芳香族氨基酸残基（Arg，Trp，Tyr，His，Phe）结合。

考马斯亮蓝R250多用于聚丙烯酰胺凝胶电泳后蛋白质条带的染色；因为考马斯亮蓝R250中的R代表Red，偏红，红蓝色，与蛋白质结合虽然比较缓慢，但是染料可以穿透凝胶，染胶效果好，染色后为蓝色，且与胶的结合可以被洗脱下去，所以可以用来对电泳条带染色。

4.基因融合就是将两个或多个开放读码框按一定顺序连接在一起，融合阅读框架的表达产物是一个杂和蛋白。

大肠杆菌表达重组蛋白的超声破碎及纯化一可溶性蛋白的纯化（一）菌体的破碎1. 仪器与材料：-80℃冰箱；超声波细胞破碎仪；50mM PBS或50mM Tris-HCl pH 7.5；50ml 离心管；冷冻高速离心机2. 方法2.1反复冻融2.1.1收集菌液500ml，等分10份，4000 r/min 4℃离心15min，弃上清。

2.1.2 菌体沉淀中加入相同菌液体积的50mM PBS 或50mM Tris-HCl（选择使蛋白稳定的缓冲液和pH）重悬洗涤一次。

2.1.3 然后按原菌液体积的1/4加入缓冲液重悬菌体，并加入蛋白酶抑制剂PMSF 和EDTA(带His标签不加)，PMSF终浓度为100μg/ml, EDTA的终浓度为。

取20μl重悬菌液进行电泳，检测蛋白表达的情况（是否表达，是可溶性表达还是包涵体表达）。

2.1.4 将菌液（经检测有表达）在-80度冰冻，室温融解，反复几次（反复冻融三次），由于细胞内冰粒形成和剩余细胞液的盐浓度增高引起溶胀，使细胞结构破碎。

2.2 超声波处理(对超声波及热敏感的蛋白慎用)2.2.1 将反复冻融的菌液（必要时可加入1mg/ml 溶菌酶，缓冲液pH＞8.0，加入后需静置20min），进行超声破碎，超声条件：400W，工作5秒，间隔5秒，重复一定次数，（根据我们的仪器找出一个比较好的工作条件）。

直至菌体溶液变清澈为止，大约花费时间。

2.2.2 取少量经超声破碎后的菌液，10000rpm离心10分钟，分别对上清和沉淀进行检测，并用全菌作为阳性对照，检测菌体破碎程度及目标条带占总蛋白的含量。

注意事项：（1）超声破碎具体条件可根据实验情况而定，要掌握好功率和每次超声时间，降低蛋白被降解的可能。

（2）功率大时，每次超声时间可缩短，不能让温度升高，应保持在4度左右，超声时保持冰浴。

（3）菌体破碎后总蛋白浓度的测定可用Bradford 法或者紫外吸收法。

（4）可通过SDS-PAGE 电泳观察菌体破碎程度及目标条带占总蛋白的含量。

蛋白质的表达、分离、纯化实验蛋白质表达、分离、纯化可以：（1）探索和研究基因的功能以及基因表达调控的机理；（2）供作结构与功能的研究；（3）作为催化剂、营养剂等。

实验方法原理携带有目标蛋白基因的质粒在大肠杆菌BL21中，在37℃，IPTG诱导下，超量表达携带有6个连续组氨酸残基的重组氯霉素酰基转移酶蛋白，该蛋白可用一种通过共价偶连的次氨基三乙酸（NTA）使镍离子（Ni2+）固相化的层析介质加以提纯，实为金属熬合亲和层析（MCAC）。

蛋白质的纯化程度可通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分析。

实验材料：大肠杆菌BL21试剂、试剂盒：LB液体培养基、氨苄青霉素、Washing Buffer Elution Buffer IPTG、蒸馏水、胰蛋白胨、酵母粉、氯化钠仪器、耗材：摇床、离心机、层析柱、离心管、移液枪、枪头盒、烧杯、玻璃棒实验步骤一、试剂准备1. LB液体培养基：Trytone 10 g，yeast extract 5 g，NaCl 10 g，用蒸馏水配至1000 mL。

2. 氨苄青霉素：100 mg/mL。

3. 上样缓冲液：100 mM NaH2PO4，10 mM Tris，8M Urea，10 mM 2-ME，pH8.0。

4. Washing Buffer：100 mM NaH2PO4，10 mM Tris，8 M Urea，pH6.3。

5. Elution Buffer：100 mM NaH2PO4，10 mMTris，8M Urea，500 mM Imidazole，pH8.0。

6. IPTG：100mM IPTG（异丙基硫代-β-D-半乳糖苷）：2.38g IPTG溶于100ml ddH2O 中,0.22μm滤膜抽滤，-20℃保存。

二、获得目的基因1. 通过PCR方法：以含目的基因的克隆质粒为模板，按基因序列设计一对引物（在上游和下游引物分别引入不同的酶切位点），PCR循环获得所需基因片段。

一、实验目的本实验旨在通过基因工程手段，构建表达重组蛋白的载体，并在宿主细胞中进行表达，随后对表达的重组蛋白进行纯化，以获得高纯度的目标蛋白。

二、实验材料1. 实验试剂：- pET-28a载体- 目的基因片段- restriction enzymes (EcoRI, BamHI)- T4 DNA连接酶- DNA聚合酶- 限制性内切酶缓冲液- DNA分子量标准- 质粒提取试剂盒- 诱导剂 (IPTG)- 细胞培养试剂（DMEM培养基、胎牛血清、胰蛋白酶等）- 纯化柱（Ni柱）2. 实验仪器：- PCR仪- 紫外分光光度计- 凝胶电泳仪- Western Blot系统- 离心机- 流式细胞仪三、实验方法1. 基因克隆：- 使用PCR技术扩增目的基因片段，并使用EcoRI和BamHI进行酶切。

- 将酶切后的目的基因片段与pET-28a载体连接，并转化大肠杆菌感受态细胞。

- 对转化后的细胞进行PCR检测，筛选出含有目的基因的阳性克隆。

2. 重组蛋白表达：- 将阳性克隆接种于含抗生素的培养基中，培养至对数生长期。

- 加入IPTG诱导剂，调节IPTG浓度至0.1 mM，诱导表达重组蛋白。

- 收集细胞裂解物，进行SDS-PAGE电泳分析重组蛋白的表达情况。

3. 重组蛋白纯化：- 使用Ni柱对细胞裂解物进行亲和纯化。

- 通过梯度洗脱，收集含有重组蛋白的洗脱液。

- 使用Western Blot检测纯化蛋白的纯度。

4. 重组蛋白活性检测：- 使用流式细胞仪检测重组蛋白的活性，以验证其功能。

四、实验结果1. 基因克隆：- 成功构建了含有目的基因的重组质粒，经PCR和酶切验证无误。

2. 重组蛋白表达：- 在IPTG诱导下，成功表达出重组蛋白，SDS-PAGE电泳结果显示目的蛋白条带清晰。

3. 重组蛋白纯化：- 使用Ni柱纯化后，重组蛋白的纯度达到90%以上。

4. 重组蛋白活性检测：- 通过流式细胞仪检测，重组蛋白具有良好的活性。

重组蛋白质的表达纯化和结构鉴定在生物医学领域中，重组蛋白质凭借其广泛的应用前景成为了研究热点。

然而，要想获得高纯度的重组蛋白质，并对其结构进行准确的鉴定，需要经历一系列复杂而细致的实验步骤。

本文将从表达、纯化和结构鉴定三个方面介绍重组蛋白质的研究过程。

一、表达重组蛋白质的表达是研究重组蛋白质最初的关键步骤之一。

通常采用大肠杆菌（Escherichia coli）作为表达宿主。

首先，需要将目标基因克隆至表达载体中，确保其与启动子、转录因子等相互配合，并携带一定的标签，如His 标签、GST 标签等。

接着，将修饰好的表达载体转化至大肠杆菌中，采用选择性培养基筛选出目标菌株。

最后，将筛选得到的菌株进行大规模培养，促使目标基因在细胞内表达。

二、纯化获得表达目标蛋白的菌株后，需要将蛋白从细胞中纯化出来。

首先，采用超声波或高压颠破细胞壁，释放出蛋白质。

接着，通过离心等手段将蛋白质与其他细胞组分分离。

此时，可以利用目标蛋白质特异性的亲和层析柱，如镍柱、葡聚糖柱等，吸附目标蛋白质，并通过逆向洗脱等方法，得到高纯度的目标蛋白质。

三、结构鉴定获得纯度较高的重组蛋白质后，需要对其结构进行进一步的鉴定。

常用的结构鉴定方法包括X射线晶体学、核磁共振（NMR）、电子显微镜等。

X射线晶体学是目前应用最广泛的方法，通过将蛋白质结晶并进行X射线衍射实验，得到蛋白质的高分辨率结构。

NMR则通过测量蛋白质中核自旋的相对位置和相互作用关系，获取蛋白质的三维结构信息。

电子显微镜是一种能够获得蛋白质高分辨率结构的技术，主要应用于研究大分子复合物和纤维形态的蛋白质。

除了上述常用技术外，近年来还涌现出一些新的结构鉴定方法，如质谱联用技术、光学显微镜成像、负染电镜等。

这些方法的出现，为蛋白质结构鉴定提供了更多的选择和便利。

由于篇幅所限，本文仅对重组蛋白质的表达、纯化和结构鉴定进行了简要介绍。

事实上，研究重组蛋白质的过程还包括目标基因的设计与合成、蛋白质的功能分析等环节。

一、实验目的1. 掌握蛋白质分离纯化的基本原理和操作方法。

2. 学习不同分离纯化技术的应用。

3. 提高实验操作技能和数据处理能力。

二、实验原理蛋白质是生物体内重要的生物大分子，具有复杂的结构和功能。

蛋白质分离纯化是研究蛋白质结构和功能的重要手段。

本实验采用多种分离纯化技术，包括：材料预处理、细胞破碎、离心分离、沉淀分离、膜过滤分离和色谱分离等，实现对蛋白质的分离纯化。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：大肠杆菌细胞、质粒DNA、限制性内切酶、DNA连接酶、PCR产物、琼脂糖、电泳缓冲液、考马斯亮蓝R-250等。

2. 实验仪器：PCR仪、电泳仪、凝胶成像系统、离心机、移液器、玻璃棒、培养箱、无菌操作台等。

四、实验步骤1. 蛋白质提取（1）将大肠杆菌细胞培养至对数生长期。

（2）收集细胞，用玻璃棒搅拌，加入预冷的提取缓冲液，低温条件下进行细胞破碎。

（3）离心分离，取上清液即为蛋白质粗提液。

2. 蛋白质沉淀（1）向蛋白质粗提液中加入一定量的硫酸铵，搅拌溶解。

（2）离心分离，收集沉淀，即为蛋白质沉淀。

3. 蛋白质溶解（1）将蛋白质沉淀溶解于适量的缓冲液中。

（2）调整pH值，使蛋白质处于适宜的溶解状态。

4. 蛋白质分离纯化（1）离子交换色谱：将蛋白质溶液上样至离子交换柱，用不同浓度的盐溶液进行梯度洗脱，收集目标蛋白峰。

（2）凝胶过滤色谱：将蛋白质溶液上样至凝胶过滤柱，用缓冲液进行洗脱，收集目标蛋白峰。

5. 蛋白质鉴定（1）聚丙烯酰胺凝胶电泳：将分离纯化的蛋白质样品进行SDS-PAGE电泳，分析蛋白质分子量。

（2）考马斯亮蓝R-250染色：观察蛋白质条带，判断蛋白质纯度。

五、实验结果与分析1. 蛋白质提取：通过细胞破碎和离心分离，成功提取出大肠杆菌细胞中的蛋白质。

2. 蛋白质沉淀：硫酸铵沉淀法成功地将蛋白质从粗提液中分离出来。

3. 蛋白质溶解：调整pH值后，蛋白质成功溶解于缓冲液中。

4. 蛋白质分离纯化：离子交换色谱和凝胶过滤色谱成功地将目标蛋白从粗提液中分离出来。

原核表达及蛋白质的纯化原核表达及蛋白质的纯化与浓度测定之一原核表达一( 实验材料1.大肠杆菌BL21.DH5a2.高盐LB:蛋白胨10g，酵母浸出物5g，NacL10g(低盐LB为5g)，溶于双蒸水，然后定容至1000ml中，121.6?高压灭菌25min-30min后备用3.LB固体培养基:按上述方法配制的液体培养基，每100ml加1.5g琼脂粉，高压灭菌25min-30min，待培养基温度降至常温左右时(一般为不烫手即可)，在无菌状态加入抗生素(3g/200ml)并铺平板，冷却凝固后放入4?备用4.IPTG(异丙基硫代-β-D-半乳糖苷):在8ml蒸馏水中溶解2g IPTG后，用蒸馏水定容至10ml，用0.22μm滤器过滤除菌，分装成1ml小份贮存于-20?，这时配好的。

IPTG浓度为0.8m/mL5.氨苄青霉素(ampicillin)(100mg/ml): 溶解1g氨苄青霉素钠盐于足量的水中，最后定容至10ml。

分装成小份于-20?贮存。

常以25ug/ml,50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。

6.卡那霉素(carbenicillin)(50mg/ml): 溶解0.5g羧苄青霉素二钠盐于足量的水中，最后定容至10ml。

分装成小份于-20?贮存。

常以25ug/ml,50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。

7.考马斯亮兰染色液:称取1g考马斯亮蓝R-250,置于1L烧杯中，量取250mL 的异丙醇加入上述烧杯中，搅拌溶解。

加入100mL的冰乙醋酸，均匀搅拌。

加入650mL的去离子水，均匀搅拌。

用滤纸出去颗粒物质后，室温保存。

8.考马斯亮兰脱色液:量取下列溶液，醋酸(冰乙酸)45mL;甲醇 50mL;dH2O10mL,充分混合后使用。

9.10%过滤酸铵 :把1g过硫酸铵溶解于终量为10ml的水溶液中，该溶液可在4 ?保存数周。

10. 5×Tris-GlycineBuffer (SDS-PAGE电泳缓冲液)配制方法 :称取下列试剂，置于1L烧杯中。

第一天1、配置LB培养基：酵母粉15g、胰蛋白胨30g、氯化钠30g，定容至3000ml。

调节PH至7.4（2M NaOH），高压蒸汽灭菌20分钟，37℃保存。

分装成15瓶（每瓶200ml）。

2、接种（超净台要提前杀菌通风）取4瓶上述培养基，每瓶加200µlAMP（1:1000）、60µl菌液。

37℃过夜。

第二天1、扩大培养（超净台）4瓶扩至16瓶，每瓶培养基加200µlAMP，摇床培养1小时左右。

2、诱导（超净台）加40µlIPTG，加完后去除封口的除牛皮纸，扎口较松。

25℃摇床培养4小时。

3、离心获取菌体4℃，8000rpm离心25分钟。

注意配平。

4、超声波破碎菌体离心后去上清，向沉淀加入（600mlPB裂解液、300µl溶菌酶、3mlPMSF）。

将菌液转入2个烧杯中，冰浴超声波破菌，400W，75次，每次6秒，间隔2秒。

离心收集上清液。

600mlPB裂解液：20mM/L PB，10mM/L EDTA，5%甘油，1mM/L DTT，调节PH至7.4。

超声波破碎：首先用去离子水清洗探头，再将盛有菌液的小烧杯置于有冰水混合物的大烧杯中，冰水界面略高于菌液面即可。

探头浸没于菌液中，不可伸入过长。

注意破菌过程中由于冰的融化导致的液面变化。

5、抽滤（双层滤纸)洗胶（GST）。

将上述上清液抽滤，滤液与GST胶混合，磁力搅拌过夜。

第三天1、抽滤蛋白-胶混合液，滤液取样20µl，留电泳。

2、洗杂蛋白，用1×PBS+PMSF(1000:1)约400ml，洗脱若干次，用移液枪吸去上层泡沫（杂蛋白），至胶上无泡沫为止。

3、洗脱目的蛋白，洗脱液加50ml，分3次进行（15+15+15），每次加入后间歇搅拌，自然静置洗脱15分钟，抽滤，勿使胶干，合并洗脱液，取样20µl，留电泳。

用洗脱液调零，测OD280。

（OD值达到1.5为佳）4、将洗脱液置于透析袋中（透析袋应提前煮好），将透析袋置于2L透析液1中，加入磁珠置于4℃冰箱内磁力搅拌器上，4小时后换为透析液2。

大肠杆菌重组蛋白纯化步骤《大肠杆菌重组蛋白纯化步骤》
嘿，朋友们！今天咱们来聊聊大肠杆菌重组蛋白纯化的那些事儿。

这事儿听起来好像挺复杂，其实一步一步来，也没那么难理解。

然后呢，把收集到的大肠杆菌给弄破，让里面的蛋白能跑出来。

这就好比打开一个装满宝藏的盒子，得打破外面的壳儿才能拿到宝贝。

可以用超声破碎或者化学试剂啥的来帮忙，把细胞壁和细胞膜打破，让蛋白能自由活动。

沉淀下来的蛋白还不够纯呢，还得再进一步提纯。

这时候可以用层析的办法，就像过筛子一样，不同大小、性质的东西会在不同的地方被拦住或者通过。

比如说凝胶过滤层析，根据蛋白的大小来分开；离子交换层析呢，就根据蛋白带电的情况来筛选。

弄完这些，还得看看咱们提纯的蛋白纯不纯。

这就像是检查我们挑出来的珍珠是不是真的完美无瑕。

可以用 SDSPAGE 电泳这样的方法，看看蛋白的条带是不是单一的，要是单一的，那恭喜啦，咱们的蛋白纯化得不错！
整个过程里，每一步都得小心操作，就像呵护小宝宝一样。

温度、酸碱度这些条件都得控制好，不然蛋白可能就不开心，质量就不好啦。

其实大肠杆菌重组蛋白纯化说简单也简单，说复杂也复杂。

只要咱们有耐心，一步一步稳稳地来，总能得到咱们想要的纯纯的蛋白。

多做几次，熟练了，也就觉得没那么难啦！大家加油，相信都能搞定这个小挑战！。

⼤肠杆菌蛋⽩表达体系的构建实验报告⼤肠杆菌蛋⽩表达系统的构建与蛋⽩质的分离纯化●实验⽬的：1.学会氯化钙制备⼤肠杆菌DH10B感受态细胞及掌握质粒转化感受态细胞的操作⽅法2.转化BL21(DE3)并在合适条件下诱导表达蛋⽩，掌握蛋⽩质诱导表达的原理，学习蛋⽩质诱导表达的⽅法3. 学会使⽤镍柱分离纯化蛋⽩质，利⽤PEPC试剂盒测定PEPC的活⼒。

●实验原理：1. 钙转法：Ca2+能与加⼊的DNA分⼦结合，形成抗DNA酶(DNase)的羟基-磷酸钙复合物，并黏附在细菌细胞膜的外表⾯上。

当42℃热刺激短暂处理细菌细胞时，细胞膜的液晶结构发⽣剧烈扰动，并随之出现许多间隙，为DNA分⼦提供了进⼊细胞的通道。

2. 诱导BL21(DE3)表达蛋⽩质的原理：E. coli BL21(DE3)其DE3是整合在细菌基因组上的⼀种携带T7 RNA聚合酶基因和lacI 基因的λ噬菌体，lacI编码的阻遏蛋⽩与lac操纵基因结合，从⽽不能进⾏外源基因的转录和表达，此时宿主菌正常⽣长。

IPTG 为乳糖类似物，不能被细胞利⽤，可以特异结合阻遏蛋⽩，阻遏蛋⽩不能与操纵基因结合，则外源基因⼤量转录并⾼效表达。

3. 六聚组氨酸纯化蛋⽩的原理：亲和层析是⼀种通过⽣物分⼦之间的特异性的相互作⽤来分离物质的层析⽅法。

组氨酸是具有杂环的氨基酸，每个组氨基酸含有⼀个咪唑基团，这个化学结构带有很多额外电⼦，对于带正电的化学物质有静电引⼒，亲和层析是利⽤这个原理来进⾏吸附的，亲和配体（也就是填料）上的阳离⼦（⼀般是镍离⼦）带正电对组氨酸有亲和作⽤。

组氨酸标签是原核表达载体上6个组氨酸的区段,这个标签在PH8.0时不带电,且⽆免疫原性,对蛋⽩质的分泌,折叠,功能基本上⽆影响.能⾼度亲和镍离⼦,⽤于蛋⽩质的亲和纯化.4. ⽬标蛋⽩：磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（Phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPC.酸羧化酶的催化下，草酰⼄酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸和⼆氧化碳。

高中组11年级生物化学3人项目重组蛋白IFNGA在大肠杆菌中的表达与纯化重组蛋白IFNGA在大肠杆菌中的表达与纯化摘要：干扰素γ（Interferon gamma，IFN-γ）是体内重要的细胞因子，能够通过调控免疫相关基因的转录协调机体的免疫反应，具有抗病毒、抗肿瘤、增强免疫力能功能。

目前对于IFN-α、IFN-β重组表达的较多，而关于IFN-γ 蛋白的纯化表达较少.因此,本研究使用PCR方法扩增IFN-γ基因，将IFN-γ基因分别插入原核表达载体pET-30构建重组表达质粒pET-30--IFN-γ，转化大肠杆菌BL21和Rosetta菌株，在IPTG诱导下表达IFN-γ，SDS-PAGE分析重组表达蛋白。

结果表明：成功构建重组表达质粒pET-30-IFN-γ；表达产物主要以包涵体形式存在；经Ni2+-NTA亲和层析纯化，获得高纯度重组蛋白。

本实验纯化的蛋白有望在今后用于医学和生物学研究中。

关键词：干扰素；IFN-γ 蛋白；大肠杆菌表达系统；重组表达；蛋白纯化；一、研究背景干扰素（IFN）是一种广谱抗病毒剂，并不直接杀伤或抑制病毒，而主要是通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白，从而抑制病毒（比如：乙肝病毒）的复制。

其类型分为三类，α-（白细胞）型、β-（成纤维细胞）型，γ-（淋巴细胞）型；同时还可增强自然杀伤细胞（NK细胞）、巨噬细胞和T淋巴细胞的活力，从而起到免疫调节作用，并增强抗病毒能力。

干扰素是一组具有多种功能的活性蛋白质（主要是糖蛋白），是一种由单核细胞和淋巴细胞产生的细胞因子。

它们在同种细胞上具有广谱的抗病毒、影响细胞生长，以及分化、调节免疫功能等多种生物活性。

其中，IFN-γ是体内重要的免疫调节因子，能通过与细胞表面受体结合，诱导病毒感染细胞产生多种抗病毒蛋白，使细胞内产生抗病毒状态而发挥抗病毒作用。

在诱导效应因子表达的同时，由于IFN-γ能够提高细胞表面MHC分子的表达，增强免疫活性细胞对病原体的杀伤作用，从而协同促进了机体对病毒感染细胞的杀灭，而使机体处于抗病毒状态。

第一天1、配置LB培养基：酵母粉15g、胰蛋白胨30g、氯化钠30g，定容至3000ml。

调节PH至7.4（2M NaOH），高压蒸汽灭菌20分钟，37℃保存。

分装成15瓶（每瓶200ml）。

2、接种（超净台要提前杀菌通风）取4瓶上述培养基，每瓶加200µlAMP（1:1000）、60µl菌液。

37℃过夜。

第二天1、扩大培养（超净台）4瓶扩至16瓶，每瓶培养基加200µlAMP，摇床培养1小时左右。

2、诱导（超净台）加40µlIPTG，加完后去除封口的除牛皮纸，扎口较松。

25℃摇床培养4小时。

3、离心获取菌体4℃，8000rpm离心25分钟。

注意配平。

4、超声波破碎菌体离心后去上清，向沉淀加入（600mlPB裂解液、300µl溶菌酶、3mlPMSF）。

将菌液转入2个烧杯中，冰浴超声波破菌，400W，75次，每次6秒，间隔2秒。

离心收集上清液。

600mlPB裂解液：20mM/L PB，10mM/L EDTA，5%甘油，1mM/L DTT，调节PH至7.4。

超声波破碎：首先用去离子水清洗探头，再将盛有菌液的小烧杯置于有冰水混合物的大烧杯中，冰水界面略高于菌液面即可。

探头浸没于菌液中，不可伸入过长。

注意破菌过程中由于冰的融化导致的液面变化。

5、抽滤（双层滤纸)洗胶（GST）。

将上述上清液抽滤，滤液与GST胶混合，磁力搅拌过夜。

第三天1、抽滤蛋白-胶混合液，滤液取样20µl，留电泳。

2、洗杂蛋白，用1×PBS+PMSF(1000:1)约400ml，洗脱若干次，用移液枪吸去上层泡沫（杂蛋白），至胶上无泡沫为止。

3、洗脱目的蛋白，洗脱液加50ml，分3次进行（15+15+15），每次加入后间歇搅拌，自然静置洗脱15分钟，抽滤，勿使胶干，合并洗脱液，取样20µl，留电泳。

用洗脱液调零，测OD280。

（OD值达到1.5为佳）4、将洗脱液置于透析袋中（透析袋应提前煮好），将透析袋置于2L透析液1中，加入磁珠置于4℃冰箱内磁力搅拌器上，4小时后换为透析液2。

实验目的1.了解外源基因在大肠杆菌细胞中的诱导表达情况2.学会用SDS-PAGE电泳法分离不同分子量的蛋白质3.学习通过亲和层析法纯化目的蛋白4.学会考马斯亮蓝染色法和蛋白质杂交法检测蛋白质实验原理1.外源基因在大肠杆菌细胞中的诱导表达：将外源基因克隆在特殊的表达载体中，让其在E. coli中表达，该表达载体上含有lac操作子的启动子。

在不加诱导剂的条件下培养宿主菌，lacI基因表达的阻遏蛋白LacI与lac操作子结合，使外源基因不能表达；向培养基中加入诱导物IPTG后，LacI阻遏蛋白变构失活，不能与lac操作子结合，外源基因就表达。

2.蛋白质SDS-PAGE电泳分离：SDS-PAGE是最常用的定性分析蛋白质的电泳方式，特别是用于蛋白质纯度检测和测定蛋白质分子量。

其分离原理是根据蛋白质分子量的差异，因为SDS-PAGE的样品处理液及缓冲液的加入破坏了蛋白质的二级、三级、四级等结构，并使SDS与蛋白质充分结合形成SDS-蛋白质复合物，稳定地存在于均一的溶液中，SDS与蛋白质结合后使SDS-蛋白质复合物上带有大量的负电荷，远远超过其原来所带的电荷，从而使蛋白质原来所带的电荷可以忽略不计，消除了不同分子之间原有的电荷差别，其电泳迁移率主要取决于亚基分子质量的大小，这样分离出的谱带也为蛋白质的亚基。

3.考马斯亮蓝法检测蛋白质：考马斯亮蓝是一种蛋白质染料，主要有R-250和G-250两种类型。

考马斯亮蓝可以和蛋白肽链中碱性氨基酸残基或芳香族氨基酸残基（Arg，Trp，Tyr，His，Phe）结合。

考马斯亮蓝R250多用于聚丙烯酰胺凝胶电泳后蛋白质条带的染色；因为考马斯亮蓝R250中的R代表Red，偏红，红蓝色，与蛋白质结合虽然比较缓慢，但是染料可以穿透凝胶，染胶效果好，染色后为蓝色，且与胶的结合可以被洗脱下去，所以可以用来对电泳条带染色。

4.基因融合就是将两个或多个开放读码框按一定顺序连接在一起，融合阅读框架的表达产物是一个杂和蛋白。

蛋白质的表达、分离、纯化实验流程蛋白质表达、分离、纯化可以：（1）探索和研究基因的功能以及基因表达调控的机理；（2）供作结构与功能的研究；（3）作为催化剂、营养剂等。

实验步骤一：材料准备1. 实验材料：大肠杆菌BL21、LB 液体培养基、氨苄青霉素、Washing Buffer、Elution Buffer、IPTG、蒸馏水、胰蛋白胨、酵母粉、氯化钠2. 实验仪器：摇床、离心机、层析柱、离心管、移液枪、枪头盒、烧杯、玻璃棒二：实验操作1.试剂准备：2.2. 获得目的基因①PCR 方法：以含目的基因的克隆质粒为模板，按基因序列设计一对引物（在上游和下游引物分别引入不同的酶切位点），PCR 循环获得所需基因片段。

②通过RT-PCR 方法：用TRIzol法从细胞或组织中提取总RNA，以mRNA 为模板，逆转录形成cDNA 第一链，以逆转录产物为模板进行PCR 循环获得产物。

3. 构建重组表达载体①载体酶切：将表达质粒用限制性内切酶（同引物的酶切位点）进行双酶切，酶切产物行琼脂糖电泳后，用胶回收Kit 或冻融法回收载体大片段。

②PCR 产物双酶切后回收，在T4DNA 连接酶作用下连接入载体。

4. 获得含重组表达质粒的表达菌种①将连接产物转化大肠杆菌DH5α，根据重组载体的标志（抗Amp 或蓝白斑）作筛选，挑取单斑，碱裂解法小量抽提质粒，双酶切初步鉴定。

②测序验证目的基因的插入方向及阅读框架均正确，进入下步操作。

否则应筛选更多克隆，重复亚克隆或亚克隆至不同酶切位点。

③以此重组质粒DNA 转化表达宿主菌的感受态细胞。

5. 氯霉素酰基转移酶重组蛋白的诱导①接种含有重组氯霉素酰基转移酶蛋白的大肠杆菌BL21 菌株于 5 mL LB 液体培养基中（含100 ug/mL 氨苄青霉素），37 ℃震荡培养过夜。

②按1:50 或1:100 的比例稀释过夜菌，一般转接 1 mL 过夜培养物于100 mL（含100 ug/mL 氨苄青霉素）LB 液体培养基中，37 ℃震荡培养至OD600 = 0.6 - 0.8（最好0.6，大约需3 h）。

大肠杆菌表达重组蛋白的超声破碎及纯化一可溶性蛋白的纯化（一）菌体的破碎1. 仪器与材料：-80℃冰箱；超声波细胞破碎仪；50mM PBS或50mM Tris-HCl pH 7.5；50ml 离心管；冷冻高速离心机2. 方法2.1反复冻融2.1.1收集菌液500ml，等分10份，4000 r/min 4℃离心15min，弃上清。

2.1.2 菌体沉淀中加入相同菌液体积的50mM PBS 或50mM Tris-HCl（选择使蛋白稳定的缓冲液和pH）重悬洗涤一次。

2.1.3 然后按原菌液体积的1/4加入缓冲液重悬菌体，并加入蛋白酶抑制剂PMSF 和EDTA(带His标签不加)，PMSF终浓度为100μg/ml, EDTA的终浓度为。

取20μl重悬菌液进行电泳，检测蛋白表达的情况（是否表达，是可溶性表达还是包涵体表达）。

2.1.4 将菌液（经检测有表达）在-80度冰冻，室温融解，反复几次（反复冻融三次），由于细胞内冰粒形成和剩余细胞液的盐浓度增高引起溶胀，使细胞结构破碎。

2.2 超声波处理(对超声波及热敏感的蛋白慎用)2.2.1 将反复冻融的菌液（必要时可加入1mg/ml 溶菌酶，缓冲液pH＞8.0，加入后需静置20min），进行超声破碎，超声条件：400W，工作5秒，间隔5秒，重复一定次数，（根据我们的仪器找出一个比较好的工作条件）。

直至菌体溶液变清澈为止，大约花费时间。

2.2.2 取少量经超声破碎后的菌液，10000rpm离心10分钟，分别对上清和沉淀进行检测，并用全菌作为阳性对照，检测菌体破碎程度及目标条带占总蛋白的含量。

注意事项：（1）超声破碎具体条件可根据实验情况而定，要掌握好功率和每次超声时间，降低蛋白被降解的可能。

（2）功率大时，每次超声时间可缩短，不能让温度升高，应保持在4度左右，超声时保持冰浴。

（3）菌体破碎后总蛋白浓度的测定可用Bradford 法或者紫外吸收法。

（4）可通过SDS-PAGE 电泳观察菌体破碎程度及目标条带占总蛋白的含量。

大肠杆菌蛋白纯化实验步骤大肠杆菌蛋白纯化啊，这就像是一场在微观世界里的寻宝之旅。

咱们先得有大肠杆菌的表达菌株，这菌株就好比是一个装满宝贝的小盒子，而我们要找的蛋白就是盒子里那颗最特别的珍珠。

从培养大肠杆菌开始，这就像种庄稼一样，得给它们合适的环境。

把菌株接种到合适的培养基里，这培养基的营养成分可得调配好，就像我们做饭要放对调料一样。

要是营养不够，大肠杆菌就像饿着肚子的工人，没力气生产我们要的蛋白呢。

等大肠杆菌在培养基里欢快地生长繁殖起来，就像一群小蚂蚁在它们的小窝里忙忙碌碌，这时候细胞里面就开始合成我们想要的蛋白了。

可这些蛋白和细胞里的其他东西混在一起，就像珍珠混在一堆沙子和小石子里，我们得想办法把它挑出来。

这时候就要破碎细胞了。

怎么破碎呢？有点像砸开坚果取里面的果仁。

可以用物理的方法，像超声破碎，那超声仪就像一个小锤子，不停地敲打细胞，把细胞的外壳打破，让里面的东西都流出来。

也可以用化学的方法，就像是用特殊的溶剂把细胞外壳给溶解掉。

不过这过程得小心，要是太猛了，就像把装珍珠的盒子砸得太碎，珍珠可能也会受到损伤呢。

细胞破碎之后，得到的是一锅大杂烩，里面有蛋白，还有其他的细胞碎片、核酸之类的东西。

这就像在一个大池塘里，有鱼有虾有泥巴还有水草，我们只想要鱼。

这时候就用到离心的方法了，离心就像是一个大筛子，转速快起来的时候，那些重的细胞碎片就像大石头一样，很快就沉到下面去了，而我们的蛋白还在上面的溶液里。

不过这时候蛋白溶液里还是有不少杂质呢。

那怎么办呢？接下来可以用层析的方法。

这层析柱就像一个有魔法的管道。

比如说离子交换层析，蛋白就像一群性格各异的小朋友，有的蛋白带正电，有的带负电。

离子交换层析柱里面填充的介质就像一个个小房子，带正电的介质就像只欢迎带负电的小朋友（蛋白）进来住，带负电的介质就相反。

这样通过调整溶液的酸碱度等条件，就能让我们想要的蛋白被吸附在介质上，而其他杂质就像不被欢迎的小朋友，被冲走了。

在实验开始，首先对实验的一些必须步骤（注：在几乎每一次小实验都会使用到的试验方法）做一定的解释。

避免在写实验报告的过程中太过混乱！并且这些过程并不是每一位同学都参与了的，故在本实验报告的开篇写出。

（一）制备1%的琼脂糖凝胶称取1g琼脂糖，放入锥形瓶中，加入100 mL的1 × TAE缓冲液，在微波炉中加热。

完全融化后，取出摇匀。

（二）胶板的制备1. 用橡皮膏将胶板的两端边缘封闭好。

2. 将胶板放在水平处，放好样品梳子。

3. 将冷却到60℃左右的琼脂糖凝胶缓慢倒入胶板中，注意不要产生气泡。

胶的厚度在3-5mm之间。

4. 待胶凝固后，取出梳子，取下橡皮膏，放入电泳槽内（注意：梳子的方向靠近负极）。

5. 向电泳槽中加入1 × TAE缓冲液，缓冲液要浸没凝胶。

（三）加样1. 在样品中加入适量的10 ×上样缓冲液，使缓冲液的终浓度为1×。

2. 用微量移液器将已加入缓冲液的样品加入上样孔中。

记录加样的顺序和加样量。

（注意：加样的过程中不要让样品溢出上样孔）（四）电泳1. 接通电泳槽与电泳仪的电源（注意DNA片段是从负极向正极移动）。

DNA 的迁移速度与电压成正比。

最高电压不超过5V/cm。

2. 当溴酚蓝染料移动到凝胶的2/3处时，停止电泳。

（五）染色将电泳后的凝胶浸入溴化乙锭染色液中（带手套操作）。

（六）观察实验结果在紫外灯（360 nm或254 nm）下观察染色后的凝胶，DNA处显出橘红色的荧光条带。

实验一大肠杆菌基因组提取【实验目的】1.学习并掌握细菌基因组的提取方法【实验原理】DNA是一个环形的大分子DNA,真核生物的DNA是以染色体的形式存在于细胞核内。

不同种属的生物，以及不同形式的细胞（如菌类、培养细胞、植物组织，动物组织）基因组提取的方法是不同的，但其基本原则是类似的，即既要将DNA 与蛋白质、脂类和糖类等分离，又要保持DNA分子的完整。

提取DNA的一般过程是将分散好的组织细胞在含十二烷基硫酸钠（SDS）和蛋白酶K的溶液中消化分解蛋白质，再用酚和氯仿/异戊醇抽提分离蛋白质，得到的DNA溶液经乙醇沉淀使DNA从溶液中析出。