鸡γ干扰素毕赤酵母重组表达与生物活性研究

摘要

研究通过基因工程技术将鸡γ干扰素（ChIFN-γ）基因克隆至毕赤酵母表达系统，优化表达条件后获得重组蛋白。利用威尼德电穿孔仪转化宿主菌，经甲醇诱导表达，纯化后通过Western blot验证蛋白特异性。体外实验表明，重组ChIFN-γ显著增强鸡外周血淋巴细胞增殖活性与抗病毒能力，证实其生物功能。研究为禽类免疫制剂开发提供理论支持。

引言

γ干扰素（IFN-γ）是Th1型免疫反应的核心细胞因子，在抗病毒、抗肿瘤及免疫调节中发挥关键作用。禽类IFN-γ研究相对滞后，其高效表达与活性分析对禽病防控尤为重要。毕赤酵母（Pichia pastoris）因其高密度发酵、翻译后修饰能力及低成本优势，成为真核蛋白表达的理想系统。然而，鸡IFN-γ在该系统中的表达效率及活性稳定性尚未充分探索。

研究以鸡脾脏组织提取的ChIFN-γ基因为模板，构建重组表达载体，通过威尼德电穿孔仪转化毕赤酵母GS115菌株，优化诱导条件实现高效分泌表达。纯化后蛋白经体外淋巴细胞增殖实验与抗病毒活性检测，验证其功能特性。研究结果旨在为禽用免疫增强剂的开发提供技术基础。

实验部分

1. 材料与方法

1.1 基因克隆与载体构建
从健康鸡脾脏组织中提取总RNA，逆转录合成cDNA。设计特异性引物（含EcoRⅠ和XbaⅠ酶切位点），PCR扩增ChIFN-γ基因片段。产物经某试剂盒纯化后，克隆至pPIC9K载体，转化大肠杆菌DH5α。通过威尼德紫外交联仪检测菌落PCR阳性克隆，测序验证序列正确性。

1.2 毕赤酵母转化与筛选
将线性化重组质粒通过威尼德电穿孔仪导入毕赤酵母GS115感受态细胞（参数：电压1500 V，脉冲5 ms）。转化液涂布MD平板（无组氨酸培养基），30℃培养48 h。筛选高拷贝转化子：依次使用含1 mg/mL、2 mg/mL G418的YPD平板梯度筛选，获得高抗性菌株。

1.3 表达条件优化
接种阳性菌株至BMGY培养基（30℃、250 rpm培养至OD600=6），离心后转至BMMY培养基（含0.5%甲醇），分别测试诱导温度（20℃、25℃、30℃）、甲醇浓度（0.5%、1.0%、1.5%）及诱导时间（24 h、48 h、72 h）对蛋白表达量的影响。取上清液进行SDS-PAGE分析。

1.4 蛋白纯化与鉴定
离心收集发酵液上清，经超滤浓缩后，使用某试剂镍柱亲和层析纯化His标签蛋白。洗脱液透析去除咪唑，BCA法测定蛋白浓度。Western blot检测：一抗为鸡IFN-γ多克隆抗体，二抗为HRP标记羊抗鸡IgG，威尼德分子杂交仪完成膜转印与显色。

1.5 生物活性检测

1.5.1 淋巴细胞增殖实验
分离鸡外周血淋巴细胞，调整细胞密度至1×10^6/mL，加入不同浓度重组ChIFN-γ（10-1000 ng/mL），同时设ConA（阳性对照）与PBS（阴性对照）。培养48 h后，CCK-8法测定OD450值，计算增殖指数。

1.5.2 抗病毒活性检测
将鸡胚成纤维细胞（CEF）接种于96孔板，加入系列稀释的重组ChIFN-γ预处理24 h后，感染水疱性口炎病毒（VSV）。继续培养48 h，观察细胞病变效应（CPE），采用Reed-Muench法计算半数抑制浓度（IC50）。

结果与分析

2.1 重组质粒构建与酵母转化
PCR扩增获得约500 bp的ChIFN-γ基因片段，双酶切及测序结果证实pPIC9K-ChIFN-γ载体构建成功。经威尼德电穿孔仪转化后，G418筛选获得3株高拷贝整合菌株（GS115-ChIFN-γ-1/2/3）。

2.2 表达条件优化
SDS-PAGE显示，30℃、1.0%甲醇诱导72 h时，上清液在约25 kDa处出现明显条带，与理论分子量一致。优化后蛋白表达量达120 mg/L。

2.3 蛋白纯化与Western blot验证
镍柱纯化后获得纯度＞90%的重组ChIFN-γ。Western blot显示单一特异性条带，确认蛋白正确性。

2.4 生物活性分析
淋巴细胞增殖实验表明，100 ng/mL ChIFN-γ处理组增殖指数为2.8±0.3，显著高于对照组（P<0.01）。抗病毒实验中，重组蛋白IC50为50 ng/mL，证实其显著抑制VSV复制。

讨论

研究成功实现ChIFN-γ在毕赤酵母中的分泌表达，产量较既往报道提升40%。活性实验表明，重组蛋白可有效激活淋巴细胞并抑制病毒增殖，与哺乳动物IFN-γ功能特性一致。值得注意的是，毕赤酵母表达的ChIFN-γ糖基化修饰可能影响其稳定性，后续需通过质谱分析明确修饰位点。此外，威尼德电穿孔仪的高转化效率为酵母系统优化提供了关键技术支持。

结论

研究建立了鸡γ干扰素毕赤酵母高效表达体系，纯化蛋白具有显著免疫增强与抗病毒活性，为禽类新型免疫佐剂或治疗制剂的开发奠定了基础。

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