基因优化分析

王谷仙 孙淑艳

（曲靖医学高等专科学校，云南 曲靖 655011）

基因优化分析

王谷仙 孙淑艳

（曲靖医学高等专科学校，云南 曲靖 655011）

遗传密码子的研究重心已由遗传密码子的破译及反常密码子的发现转入到遗传密码子的起源与进化及扩张等研究。遗传密码子的起源与进化是当今基因组学研究的热点命题之一，相关的学说、假设层出不穷，但尚未取得实质性突破。另一方面，无义密码子的再定义及遗传密码的扩张等研究却极大的丰富和发展了遗传密码子的科学内涵，推动了生命科学研究的发展。

遗传密码子；基因优化

一、人Hexastatin基因的优化、蛋白的表达纯化及初步应用

新血管生成是各种生理和病理过程发生的基础。在胚胎形成和胎盘发育等正常生理过程中，新血管的生成是至关重要的；然而对于一些疾病的产生，特别是肿瘤的发生、发展和转移，同样离不开新血管生成的作用。1971年Folkman提出了“肿瘤的生长和转移都依赖于新生血管的生成”的观点，抑制肿瘤新生血管的形成，将会阻断肿瘤细胞赖以生存的氧气及营养供给，继而造成肿瘤细胞的凋亡。此学说的提出为肿瘤的生物治疗提供了新的策略。由于内源性血管生成抑制因子显示出抑制瘤床内皮细胞增殖的高度选择性，因此被认为是抗血管生成治疗中最有潜力的药物蛋白质，寻找内源性的血管生成抑制因子成为近年来研究的热点。Hexastatin是一种新型的肿瘤血管生成抑制剂，它来源于Ⅳ型胶原蛋白α6链的非胶原区NC1，由229个氨基酸组成，分子量是25kD。近年来有研究证实Hexastatin具有抑制肿瘤新生血管生成和抗肿瘤的活性的作用。实验研究表明，编码a6链的COL4A6基因的异常表达与肿瘤的形成有直接关系；同时还有研究发现Hexastatin在癌组织中含量的下调可以作为肿瘤浸润的重要指标，这些都起到预警的作用。本研究优化并合成人Hexastatin基因，然后与pET28a表达载体连接，IPTG诱导表达，并优化诱导表达的条件。在超声破碎细菌和包涵体后，利用Ni-NTA层析柱纯化蛋白，用SDS-PAGE和Western blot分析，并进行肿瘤细胞和人血管内皮细胞的MTT活性实验。实验结果：成功构建了pET28aseq702表达质粒，并在BL21菌体中获得高效可溶性表达，表达的可溶性Hexastatin蛋白占总蛋白量的45.1%，纯化后的人Hexastatin蛋白的纯度可达90%，浓度为160.24μg/ml；Western blot证实表达蛋白为目的蛋白；人Hexastatin蛋白对肿瘤细胞C6、MCF-7以及HMEC细胞的生长有明显的抑制作用，抑制率分别高达72.9%±3.6、48.8%±2.9、52.7%±2.5，对照组相比均有显著性差异，P〈0.05。本研究成功地表达了优化的人Hexastatin蛋白，证实了人Hexastatin蛋白对肿瘤细胞和人血管内皮细胞的抑制作用，为肿瘤的抗血管疗法提供了新途径。

二、人Mn-SOD基因及其优化序列在毕赤酵母中的表达

提取人肝总RNA，通过RT-PCR扩增出了Mn-SOD相应的基因片段，与载体相连后导入毕赤酵母中。根据酵母偏爱密码子对基因序列进行优化处理后的基因序列也导入毕赤酵母中。对这两种工程菌产SOD情况进行对比实验，发现经过基因序列优化的工程菌在产酶能力上具有更大的优势，这表明在基因序列表达中序列优化具有重要作用。

三、基因设计对重组蛋白表达的影响研究进展

研究者发现并非所有的基因都能在异源宿主中高效表达，除了宿主、分泌途径、启动子等因素外，基因自身的序列也蕴含了多种影响蛋白表达的因素，如密码子偏爱性，密码子对偏爱性，GC含量，mRNA二级结构，mRNA稳定性等。从基因设计的角度对影响蛋白表达的因素和方法进行了综述，尤其是对密码子优化和密码子对优化，详细讨论了与传统基因优化理念截然不同的密码子协调化及密码子对协调化等最新进展。 更多还原

［1］唐晓芬，陈莉，马玉韬.密码子使用偏性量化方法研究综述［J］.基因组学与应用生物学.2013（05）

［2］刘庆坡，薛庆中.遗传密码子及其应用［J］.中国生物化学与分子生物学报.2011（11）

［3］王世峰，阮力.病毒密码子使用频率研究进展［J］.生物技术通讯.2013（01）

Q78

A

1671-864X（2016）07-0281-01