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仿刺参是我国北部沿海地区重要的经济养殖物种。近年来,集约化导致其养殖环境恶化,病害问题频发。因此,深入了解影响、调控仿刺参免疫应激作用的因素,具有重要的作用。过氧化氢酶(Catalase,CAT)是生物体内广泛分布的重要抗氧化酶,可以清除过量的H2O2,同时研究表明CAT在机体肠道免疫应激中发挥作用。本文首先利用生物信息学方法分析了仿刺参过氧化氢酶(Apostichopus japonicus catalase,Aj-CAT)编码基因及蛋白的相关信息。Aj-CAT基因序列全长为1503 bp,由500个氨基酸编码组成。在线软件ExPASy Compute pI/Mw对其分析预测得到,Aj-CAT蛋白的理论等电点pI=6.54,蛋白的分子量Mw=56.56 kDa。通过同源比对(MEGA 7.0)构建其系统进化树,结果表明Aj-CAT蛋白与双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)的有较近的亲缘性。利用荧光定量PCR检测了仿刺参过氧化氢酶(Aj-CAT)基因在仿刺参各个组织内的表达情况。结果表明,Aj-CAT在各个组织内均有表达,体壁和触手中的表达水平较高。肠道组织是机体重要的免疫屏障,实验进一步分析了Aj-CAT在仿刺参肠道免疫中的作用。利用灿烂弧菌(Vibrio splendidus)刺激仿刺参,模拟病原菌刺激条件,实验检测了Aj-CAT基因在仿刺参肠道组织中的表达情况及其酶活的调节情况。结果显示,在被灿烂弧菌刺激后,Aj-CAT的mRNA表达水平出现明显变化,表达量激增,蛋白酶活显著上调,这表明,Aj-CAT在仿刺参肠道免疫中发挥一定的作用。本文构建了外源表达Aj-CAT的重组基因工程菌,将其诱导表达并纯化,体外获得了具有抗氧化活性的重组仿刺参过氧化氢酶即rAj-CAT。首先,利用实验室已有的pMD18-Aj-CAT质粒,克隆了带有Nco I/Xho I酶切位点及His标签的rAj-CAT基因,构建了pMD18-His-Aj-CAT质粒。将pMD18-His-Aj-CAT克隆质粒与表达质粒pET28c分别双酶切后,连接构建重组表达载体pET28c-His-Aj-CAT。将pET28c-His-Aj-CAT转化到表达宿主E.coli BL21(DE3)感受态细胞中,成功构建了pET28c-His-Aj-CAT(Nco I/Xho I)/BL21(DE3)重组基因工程菌。利用IPTG诱导目的蛋白表达后,对重组基因工程菌进行H2O2生物耐受性实验;得到蛋白后,进行SDS-PAGE电泳及Western blot鉴定。结果显示,pET28c-His-Aj-CAT(Nco I/Xho I)/BL21(DE3)重组基因工程菌能够表达出具有抗氧化活性的rAj-CAT。将外源表达的重组Aj-CAT经过Ni2+-NTA亲和纯化后,获得了纯度高、可溶的rAj-CAT蛋白;酶活结果表明,rAj-CAT具有清除H2O2的能力。本研究为后续仿刺参过氧化氢酶的研究、开发及应用奠定了一定的基础。