梭形赖氨酸芽孢杆菌纳米银合成蛋白NA33异源表达、分子改造及纳米银表征

作     者：宋阳平 

作者单位：淮阴工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：李相前;吕军仁

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：纳米银 生物合成 分子改造 材料表征 

摘      要：纳米银是纳米级别的单质银,在光学、抗菌、催化等领域有着广阔的应用前景。利用生物法合成的纳米银,具有环境友好、生物相容性高、成本低等诸多优势。本论文在实验室高效合成纳米银微生物的基础上,克隆微生物合成纳米银蛋白质基因,并且在大肠杆菌内表达纳米银合成蛋白,验证重组蛋白合成纳米银的能力;通过分子改造优化纳米银合成蛋白,获得了高效合成纳米银的重组蛋白,测试重组蛋白合成纳米银的能力,并对合成的纳米银进行表征。主要研究内容如下:1:以课题组前期获得“假定蛋白的氨基酸序列为基础,本实验将编码“假定蛋白的基因片段克隆至表达载体p ET-28a,在BL21(DE3)Star菌株内诱导表达,经纯化获得的蛋白质命名为NA33。NA33在37℃、硝酸银底物浓度20 m M、摇床转速200 r/min、p H12的条件下能够合成纳米银,纳米银溶液呈现淡黄色,通过UV-vis表征发现,在420 nm处出现特征吸收峰,峰形较窄。2:由于NA33性质不稳定,表达量较低,通过生物信息学分析的方式对NA33的结构域和三维空间结构进行分析,对NA33进行分子改造,将获得的新的蛋白质命名为SNA15。改造后重组蛋白在大肠杆菌表达每升大肠杆菌发酵液可纯化出87 mg SNA15,与原始蛋白相比提高了14.5倍。SNA15蛋白质在4℃冰箱放置7天无明显沉淀,与原始蛋白相比储藏时间延长了6天。3:采用单因素实验优化SNA15合成纳米银的条件,最终确定温度30℃、p H 12、硝酸银底物浓度20 m M为最佳纳米银合成条件。对最佳条件下SNA15合成的纳米银进行表征,TEM表征发现纳米银颗粒呈现球形或近球形,球形度高,粒径在3-20 nm之间,平均粒径为8.5 nm;SEM表征发现纳米银分散程度较好;FTIR表征发现纳米银表面存在-NH、C-O、-OH等官能团小分子。抑菌实验结果表明SNA15合成纳米银对金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌的IC分别为130μg/m L、145.3μg/m L、123.6μg/m L、122.9μg/m L。本课题验证重组蛋白合成纳米银的能力;通过分子改造优化纳米银合成蛋白,获得了高效合成纳米银的重组蛋白。为后续研究者利用蛋白质大分子大量制备纳米银提供了理论基础。本实验制备的纳米银具备极其广阔的应用前景。