工程菌大肠杆菌EcN FGF19-01培养、生长曲线测定及改善慢性结肠炎作用研究(二)
6、蛋白质提取和免疫印迹
菌体蛋白提取:取适量菌液,离心后分别收集菌液和上清培养基,在菌液中加适量体积的混有蛋白酶抑制剂和磷脂酶抑制剂的变性RIPA裂解液(150 mM NaCl、10 mM TrispH7.2、0.1%SDS、1%Triton X-100、1%Deoxycholate和5 mM EDTA),冰浴下超声破碎10s/10s,10 min后,4℃,12000 rmp离心20分钟,取上清,得到菌体蛋白溶液。
培养基上清蛋白提取:取适量培养基上清,加入4倍体积的甲醇,混合均匀后4℃静置3 h,4℃,10000 rmp离心10分钟后弃上清,收集蛋白沉淀,将沉淀的蛋白用盐酸胍乙醇溶液洗3次,20 min/次,使用含有蛋白酶抑制剂的1%SDS溶液溶解蛋白,得到培养基上清蛋白溶液。
Western blot:用Pierce公司的BCA Kit测蛋白浓度。测完浓度后,加5×SDSloading buffer(200 mM Tris-Cl、pH6.8、8%SDS、0.4%溴酚蓝、40%甘油和400 mMDTT),100℃煮10分钟,立即上样进行免疫印迹检测或-20℃贮存备用。
选用10%的不连续变性聚丙烯酰氨凝胶(SDS-PAGE)进行垂直电泳,开始以80伏的电压进行电泳,待染料前沿进入分离胶后将电压提高到120伏继续电泳,直到溴酚蓝到达分离胶的底部(10×电泳液:Tris 30 g、Glycine 144 g、SDS 10 g,加ddH2O到1 L)。PVDF膜用甲醇泡15 sec,和胶一起放入转膜缓冲液中平衡15 min(10×转膜缓冲液:Tris 30 g、Glycine 144 g、甲醇200 ml,加水到1 L);然后按照阳极-海绵-滤纸-PVDF膜-胶-滤纸-海绵-阴极的顺序安置好,放入转膜容器中,4℃,380 mA,转膜时间根据分子量不同而不同,一般为1-2 h。转膜结束后取出PVDF膜,标好方向和marker,按需裁剪。用10%脱脂牛奶室温封闭1 h,TBST洗三次,每次10 min(10×TBS:24.2 g Tris、80 g NaCl,用浓HCl调pH到7.6;TBST:1×TBS和0.1%Tween-20)。进行一抗反应,抗体配置在1×TBST+5%BSA中,室温1-2小时或4℃过夜,回收抗体,4℃保存。PVDF膜接下来继续用TBST洗三次,每次10 min,进行二抗反应,室温一小时后TBST洗膜三次,每次10 min。ECL(AmershamBiosciences)显影。anti-FGF19和anti-GAPDH一抗抗体均购自Cell SignalingTechnology公司。结果显示,在无氧条件下EcN FGF19-01菌株显著高表达FGF19蛋白。
7、Elisa试剂盒测定FGF19蛋白含量
细菌上清液FGF19含量测定:细菌经37度水浴解冻活化后,1:100接种后过夜摇菌,第二天1:100接种到EP管中,在厌氧条件下振荡培养,分别在0、2、4、6、8、10和12h时收集培养基,离心后取上清液,按照Elisa试剂盒(proteintech,Human FGF19 ELISA Kit,KE00243)说明书测标准品及菌液上清的FGF19蛋白含量。结果显示,EcN FGF19-01能够分泌FGF19蛋白至培养基上清中,且在6h时分泌量最高(超过8 ng/ml)。
8、工程菌EcN FGF19-01微胶囊的制备
微胶囊是由藻酸盐-多聚赖氨酸-藻酸盐组成的,其制备步骤如下:1)设备连接。反应容器中注入225 ml的无菌聚合缓冲液,然后将其固定在工作台上的微胶囊造粒仪控制单元上,并在控制单元上设置参数(振动频率为1300Hz,电压为1100v,转速为75 rmp);2)细菌收集。5x109 CFU/mL的EcN FGF19和野生型EcN菌液各20 mL,离心后弃上清,并用PBS洗两遍后离心收集菌体在50 mL的离心管中。收集好的菌液用1mL无菌的MPOS(3-吗啉丙磺酸)清洗缓冲液进行重悬,然后加入20 mL1.5%的海藻酸钠溶液混合形成细胞-藻酸盐悬浮液;3)液珠固化。细胞-藻酸盐悬浮液转移至20 mL注射器中,并将其连接到层流空气罩中的反应容器中,然后推动注射器,悬浮液随即进入喷嘴,使用设定的参数使由喷嘴喷出的液滴快速分散开并进入聚合溶液中,搅拌使液珠成形;4)藻酸隔膜形成。
在液珠固化5 min后,停止搅拌并排净聚合溶液,然后加入75 mL 0.1%多聚赖氨酸溶液搅拌10 min;5)清洗。排净0.05%多聚赖氨酸溶液之后,第一次清洗即加入200 mL MPOS清洗溶液搅拌1min后排净,然后进行第二次清洗即加入200 mL MPOS清洗溶液搅拌5 min后排净;6)外部藻酸盐隔膜形成。加入100 mL 0.03%藻酸盐溶液,搅拌5 min后形成外部藻酸盐隔膜,然后排净藻酸盐溶液;7)清洗。加入200 mL MPOS清洗溶液搅拌1min后排净;8)解聚。加入200 ml解聚合溶液搅拌约10min使液珠芯材的藻酸盐溶解,然后排净解聚合溶液;9)胶囊收集。加入200 mL MPOS清洗溶液,重新悬浮胶囊并传送至收集瓶进行收集。微胶囊分别命名为EcN FGF19-01和EcN WT。
9、实验动物处理
野生型雄性C57BL/6小鼠购于上海斯莱克实验动物中心。小鼠适应7天后,开始给予含Abx的饮用水,5天后换为正常饮水,称体重后,将小鼠分为体重相当的3组,实验组开始饮用3.5%DSS水溶液,并开始分别灌胃有活性的EcN FGF19-01菌和EcN WT菌(1*109 CFU/小鼠),或分别灌胃EcN FGF19-01和EcN WT微胶囊,每只小鼠灌胃200μL菌液或微胶囊,每天灌胃1次,持续1周。实验过程中每天称小鼠体重,并进行腹泻评分(0-4)。小鼠养于SPF级动物房,饲养温度为25℃昼夜12小时循环,实验开始之前给予符合国际标准的食物及饮水饲养。实验结束后小鼠用二氧化碳处死,收集各种组织,液氮冷冻后放入-80℃冰箱保存备用。结果显示,灌胃工程化大肠杆菌EcN FGF19-01或包裹EcN FGF19-01的微胶囊均够显著改善结肠炎小鼠体重、降低腹泻指数和肠道黏膜损伤。
10、组织学分析和评分
伊红和苏木素(Hematoxylin and eosin,H&E)染色采用标准步骤进行,对肠道形态进行组织学分析,然后对肠道受损情况进行双盲评分。
11、统计分析
数值均以均值±标准误表示。两组间差别是否具有统计学意义采用非配对组间双尾t检验进行检测,两组以上统计采用one-way或two-way ANOVA分析。*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001为具有统计学差异。
综上所述,创制一株表达分泌FGF19工程化大肠杆菌,同时探索其在改善结肠炎中应用价值。