[发明专利]蛋白AqpSS9作为水通道蛋白的应用及利用无细胞蛋白合成体系合成并纯化活性蛋白AqpSS9的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型水通道蛋白AqpSS9及其应用，更具体地说，涉及一种通 过在无细胞体系中添加去污剂表达可溶性水通道蛋白，并进一步通过纯化获得水 通道蛋白AqpSS9的方法，并确证AqpSS9具有水通道蛋白的透水功能，同时利用 AqpSS9构建了具有透水活性的仿生膜。

背景技术

随着世界范围内淡水及能源日益短缺，愈来愈多地关注海水及半咸水的淡 化。使用诸多技术，诸如多效蒸馏(multi-effectdistillation，MED)、多级闪 蒸(multistageflash，MSF)及蒸汽压缩以及膜淡化(如逆渗透(reverse osmosis，RO)或纳米过滤(nanofiltration，NF))。生物膜展示经由水通道蛋白 (AQP)蛋白质跨渗透压梯度的水输送特性的最有效方式，其中水通道蛋白结合于 磷脂细胞膜中，水可自由通过生物膜而离子却不能。反渗透膜在应用的过程中需 要具有耐压和耐盐的特点，对基于水通道蛋白的反渗透膜进行改性对其推广应用 有重要的意义。

AqpSS9来源于嗜压菌P.profundumSS9，与大肠杆菌水通道蛋白AqpZ的同源 性高达67％，具有水通道蛋白的标志性功能位点标志性功能位点(NPA)、6个跨膜 区域以及5个环状连接结构，并根据P.profundumSS9的嗜压生理特点推测该蛋 白可能属于具有一定抗逆性的水通道蛋白，即该蛋白可能在对抗高静压力、高盐 度等恶劣条件方面将呈现出天然的优势。开展AqpSS9的性能研究，确证AqpSS9 的水通道蛋白功能，既为开发高效、稳定的生物模拟膜提供了强大的功能蛋白基 础，也为揭示深海生物嗜极现象提供了有力的实验证据。但是缺乏有效手段获得 足够量的AqpSS9蛋白样品已成为开展AqpSS9的研究及应用的主要瓶颈。主要由 于AqpSS9蛋白强烈的疏水性，它在细胞内的大量表达会造成细胞毒性，影响宿主 细胞的正常代谢，因此其表达水平受到大大的限制，很难满足结构学研究和制备 基于水通道蛋白的水回收装置的要求。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是提供蛋白AqpSS9作为水通道蛋白的应 用，蛋白AqpSS9的氨基酸序列如SEQIDNO：1所示。

进一步地，所述作为水通道蛋白的应用为用于制备仿生膜。

所获得的水通道蛋白制备仿生膜具有透水性，当仿生膜的水通道蛋白 AqpSS9与磷脂的质量比为0时水通量为0.4L·m^-2·h^-1，当仿生膜的水通道蛋白 AqpSS9与磷脂的质量比提高到1/200时水通量上升到2.2L·m^-2·h^-1，当仿生膜的水 通道蛋白AqpSS9与磷脂的质量比提高到1/50时水通量上升到2.7L·m^-2·h^-1。所述 磷脂由75％的1,2-二油酰基磷脂酰胆碱和25％的(2,3-二油酰基-丙基)-三甲胺构 成。

编码所述氨基酸序列的核苷酸序列如SEQIDNO：2所示。

蛋白AqpSS9具有透水的功能，空脂质体的水通透因子P_f值为89.3±1.8μm/s， 嵌有AqpSS9的脂蛋白体的P_f值为310.7±3.2μm/s，AqpSS9的单体水通透因子 P_f,mono为1.24×10^-20m³/s。

本发明还提供了含上述核苷酸序列的一种表达载体pIVEX-2.4c-AqpSS9，所 述表达质粒pIVEX-2.4c-AqpSS9是利用PCR扩增出AqpSS9基因并克隆到 pIVEX-2.4c质粒上构建的。

本发明还提供了一种利用无细胞蛋白合成体系合成并纯化活性蛋白AqpSS9 的方法，其特征在于，其无细胞蛋白合成体系具有如下特征，在无细胞蛋白的合 成体系中添加去污剂Brij-78至0.7％，并加入所述表达载体pIVEX-2.4c-AqpSS9至 10μg/ml，37℃，400rpm反应4h后可溶性的AqpSS9的产量达到565mg/L。

附图说明

图1为AqpSS9表达载体pIVEX-2.4c-AqpSS9的结构示意图。