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根據(jù)畢赤酵母高表達基因?qū)μ囟艽a子偏好的特性，選擇畢赤酵母高表達基因偏好的密碼子，替換人BMP-4成熟肽序列在畢赤酵母高表達基因中不常用的密碼子，優(yōu)化設計人BMP-4成熟肽表達序列并構(gòu)建重組表達載體；轉(zhuǎn)化畢赤酵母宿主菌和篩選高表達菌株；利用色譜純化技術(shù)設計純化路線，純化重組人BMP-4；對純化的重組蛋白進行生理活性檢測。

目的：骨形態(tài)發(fā)生蛋白4（Bone morphogenetic protein 4，BMP4）是一種生長因子，具有明顯促進細胞組織分化為骨組織的能力，在骨缺損、骨折的修復和脊柱融合等眾多方面的骨科臨床上有很高的應用價值。從哺乳動物骨骼材料中提取的天然BMP-4數(shù)量有限、成本高、且具有免疫源性，限制了其在臨床上的應用。為此，我們建立了人BMP-4在畢赤酵母中的高效表達及純化工藝。 方法：根據(jù)畢赤酵母高表達基因?qū)μ囟艽a子偏好的特性，選擇畢赤酵母高表達基因偏好的密碼子，替換人BMP-4成熟肽序列在畢赤酵母高表達基因中不常用的密碼子，優(yōu)化設計人BMP-4成熟肽表達序列并構(gòu)建重組表達載體；轉(zhuǎn)化畢赤酵母宿主菌和篩選高表達菌株；利用色譜純化技術(shù)設計純化路線，純化重組人BMP-4；對純化的重組蛋白進行生理活性檢測。 結(jié)果：控制表達序列A+T含量在30-55%的范圍內(nèi)，盡可能使用畢赤酵母高表達基因偏好的密碼子，優(yōu)化設計人BMP-4表達序列，使人BMP-4的表達水平提高了4倍，在搖瓶表達中產(chǎn)量能達到48mg/L。發(fā)酵上清中的重組人BMP-4用SP Sepharose和heparin親和色譜層析法進行純化。對純化后的人BMP-4進行生理活性的檢測，結(jié)果顯示重組人BMP-4能異位誘導軟骨細胞的生成和增加效應細胞的堿性磷酸酶的活性，具有生理活性。 結(jié)論：通過對人BMP-4表達序列的優(yōu)化設計，有效地解決了人BMP-4在畢赤酵母中表達量低的問題，同時建立了重組人BMP4純化工藝，并證明畢赤酵母系統(tǒng)表達的人重組BMP-4具有明顯的生理活性，為人BMP-4進一步的臨床應用開發(fā)奠定了良好的基礎。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎
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