重组巴斯德毕赤酵母发酵生产内切几丁质酶的培养条件优化

探讨重组巴斯德毕赤酵母发酵生产内切几丁质酶的最适培养条件,以期获得最佳的内切几丁质酶活力。以内切几丁质酶活力为指标,通过部分因子试验设计以及响应面法优化确定重组巴斯德毕赤酵母高产内切几丁质酶的最适培养条件。部分因子试验设计筛选的影响重组巴斯德毕赤酵母高产内切几丁质酶的3个关键因子为甲醇、油酸和吐温-80。响应面法优化的上述3个关键因子的最佳浓度分别为0.71%、0.086%和0.31%。重组巴斯德毕赤酵母发酵生产内切几丁质酶的最适培养条件为：酵母膏1%、酵母氮碱（YNB）1.34%、蛋白胨2%、甲醇0.71%、油酸0.086%、吐温-80 0.31%、PTM₁ 0.8%、pH 6.0。在上述培养条件下,重组巴斯德毕赤酵母产内切几丁质酶的活力高达30.92U/mL。与未优化前相比,酶活力提高了1.44倍。研究结果为内切几丁质酶的产业化生产和应用奠定了良好基础。     

重组毕赤酵母生产β-葡萄糖苷酶发酵条件初步研究

为提高重组毕赤酵母(P.pastoris KM71/pPIC9K-bgl)生产β-葡萄糖苷酶的产量,在摇瓶条件下对重组P.pastoris产β-葡萄糖苷酶的发酵过程进行了优化,得到最佳的条件:生长阶段甘油浓度为30 g/L,接种量为10%,诱导阶段甲醇的初浓度为4%,过程补加甲醇0.5%,诱导温度30℃,pH7.5,诱导周期120 h,酶活可达到245 U/mL。在此基础上,在3 L发酵罐上进行初步放大,流加甘油提高细胞密度至OD_(600)为170,开始流加甲醇诱导,最终BGL酶活达到1 175 U/mL。比摇瓶提高了4.8倍,为β-葡萄糖苷酶工业化生产打下了坚实的基础。     

毕赤酵母表达巴曲酶发酵条件的优化研究

目的对表达重组巴曲酶的巴斯德毕赤酵母的发酵条件进行优化,确定最佳的发酵控制条件以获得重组巴曲酶的最高表达量。方法通过多因素正交实验确定巴曲酶发酵培养的最适培养条件。结果表达温度在25℃,pH值为7．0,加入甲醇的量为10g／L时为最优发酵条件,诱导表达时间为84-96h。结论重组巴曲酶可以开发为止血药,代替临床应用的从蛇毒中提取的巴曲酶。     

响应面法优化重组巴斯德毕赤酵母合成ECH42的培养基组分及其重组酶降解几丁质的研究

采用响应面法在摇瓶水平对重组巴斯德毕赤酵母合成内切几丁质酶的培养基组分进行优化,并探讨重组内切几丁质酶降解几丁质的最佳反应条件。首先对培养基中显著影响内切几丁质酶活力的关键组分通过Plackett-Burman试验设计进行筛选;然后通过Box-Behnken试验设计和响应面法确定关键组分的最佳浓度。结果筛选出3个具有显著效应的关键组分为酵母膏、油酸和吐温-80,最佳浓度分别为：2.45%、0.17%和0.62%。优化后的最佳培养基组成为：2.45%酵母膏、2.00%蛋白胨、0.50%酵母氮碱（YNB）、0.50%甲醇、0.17%油酸、0.62%吐温-80和0.40% PTM₁。在该培养基中,重组巴斯德毕赤酵母在摇瓶水平（25mL/250mL）发酵生产内切几丁质酶的活力高达92.26U/mL。重组内切几丁质酶催化几丁质降解的最佳反应条件为：粉末几丁质浓度为4%,pH和温度分别为7.0和30℃,反应时间为10h。研究结果为后期在发酵罐中大规模生产内切几丁质酶和几丁寡糖提供了基础。     

重组巴斯德毕赤酵母高密度发酵表达植酸酶

对巴斯德毕赤酵母的高密度发酵条件进行了试验,并根据摇瓶发酵的优化结果进行了补料方式的研究。在摇瓶发酵时,最佳种龄为16h,接种量为3％,甲醇的诱导浓度为15g／L,生长阶段最适pH为5．0,诱导阶段最适pH为5．5。在间歇补料、恒速补料、变速补料三种补料方式中以变速流加最优。     

重组毕赤酵母表达棘孢木霉几丁质酶Tachi1的酶学性质研究及表达条件优化

【目的】对转棘孢木霉几丁质酶基因tachi1的毕赤酵母工程菌GS-tachi1-K进行诱导表达,研究重组几丁质酶Tachi1的酶学性质,优化表达条件。【方法】对GS-tachi1-K进行甲醇诱导培养,纯化目的蛋白Tachi1进行几丁质酶酶学性质的研究;通过单因素和正交试验对GS-tachi1-K菌株产几丁质酶Tachi1表达条件进行优化。【结果】GS-tachi1-K表达的几丁质酶Tachi1表观分子量约为44 kDa,酶反应最适的温度和pH分别为50℃和5.5,具有较宽的温度、pH适用范围;50℃以下保持较高的酶活力,在碱性条件下稳定性较差;受Ag+、Hg2+、Cu2+、Fe2+和高浓度的SDS及β-巯基乙醇强烈抑制。该菌株的最佳表达条件为:pH为6.5,甲醇诱导浓度为0.5%,起始细胞浓度为OD600=2,甲醇诱导时间为180 h;几丁质酶Tachi1活力可达17.93 U/mL,蛋白表达量为6.19 g/L。【结论】成功实现了棘孢木霉新几丁质酶基因tachi1的毕赤酵母高效分泌表达,工程菌GS-tachi1-K具有高表达量和表达产物酶活性高两个特点,明确了几丁质酶Tachi1的酶学性质和最佳诱导表达条件,为该几丁质酶及其基因的深入研究和开发利用奠定了基础。     

毕赤酵母发酵生产颗粒性乙肝表面抗原的条件优化

乙型肝炎病毒的流行对人们的生命健康造成了极大的威胁, 而有效准确的诊断和预防性疫苗是阻止其流行的主要手段, 乙肝表面抗原是诊断试剂和疫苗的主要成分。本试验在构建稳定表达HBsAg的毕赤酵母菌株后, 对其发酵条件进行了研究。采用摇瓶分批培养方法, 探讨了不同培养基、溶解氧、诱导物甲醇的浓度以及pH值等因素对菌体生长与重组蛋白表达的影响。在10 L发酵罐上采用分批补料培养的方法研究了进行扩大培养生产重组HBsAg。结果表明, FBS无机盐合成培养基是理想的工业发酵培养基, 溶解氧对菌体的生长与表达有显著的影响, 甲醇诱导最佳终浓度为1% (V/V), 发酵的最适pH值为5.4~6.0。发酵罐放大培养后, ELISA和 SDS-PAGE分析表明重组HBsAg获得了高效表达, 最终菌体生物量达到310 OD600, 表达量达到27 mg/L。电子显微镜观察表达重组乙肝抗原可以自组装为22 nm类病毒颗粒, 为HBV的新一代早期血清学诊断和疫苗的大规模生产提供了一定的参考。     

重组毕赤酵母高密度发酵生产内切型纤维素酶的条件优化

为优化内切型纤维素酶高密度发酵工艺条件,在7.5L发酵罐高密度发酵条件下,研究内切型纤维素酶表达量以及毕赤酵母胞外蛋白酶合成水平的影响因素。研究表明:经340mL甘油补料发酵后,在甲醇诱导阶段,pH为5.0,温度为25℃,利用甲醇检测流加控制器控制甲醇体积分数为0.33%～0.35%时,EGI表达量可达421.1IU/mL,比采用固定甲醇流加速率的发酵方法提高了1.49倍。     

重组毕赤酵母发酵生产S-腺苷甲硫氨酸培养条件优化

甲醇营养型毕赤酵母生产S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是通过其表达的SAM合成酶催化L-甲硫氨酸(L-Met)和ATP反应而合成的。本文采用全合成培养基,在摇瓶上进行了培养条件的优化,确定了接种量、pH、PTM1、PO43-等初步条件。并根据SAM生物合成的特征,重点对其碳、氮源的影响作了进一步的分析优化。结果表明:当CaSO40.465g/L,K2SO49.10g/L,MgSO4.7H2O 7.45g/L,PO43-0.5mol/L情况下,生长阶段,甘油4%、硫酸铵4.00g/L为最佳;诱导表达阶段,L-Met1.0g/L,甘油与甲醇比例为0.5、硫酸铵8.00g/L为最佳。优化后,SAM产量诱导4d后达1.48g/L,诱导5d后可达1.70g/L(131mg/g干细胞),L-Met的转化率可达40.65%,既利于工艺放大又便于产品的分离纯化。     

毕赤酵母重组菌株直接基因缺失方法的研究

毕赤酵母重组菌在表达外源蛋白时往往存在比较严重的蛋白降解现象,一种可供选择的解决办法就是将其中起作用的某种蛋白酶基因缺失,但目前国内外研究主要集中于非重组毕赤酵母的基因缺失,直接对重组菌进行基因缺失的研究较少。以现有的毕赤酵母基因重组菌(GS115Hir)为宿主菌,分别采用有标记的插入替换方法和无标记的Pop-In/Pop-Out方法直接缺失其PRC1蛋白酶基因和KEX1蛋白酶基因。缺失菌株经测序分析,结果显示发生了理论的基因缺失。在此基础上本文比较了这两种方法的各自优缺点,探讨了它们的不同的用途,为直接在毕赤酵母重组菌中进行基因缺失提供了有益的参考。     

毕赤酵母高密度表达重组猪胰岛素前体的研究

对摇瓶和50L罐上的重组菌毕赤酵母(Pichia pastoris)表达猪胰岛素前体(PIP)的发酵过程进行了研究。摇瓶发酵中,最佳诱导周期为60 h左右,诱导期甲醇的最佳加入量为每日2．0%～2．5%。50L发酵过程分为批发酵、补料和诱导表达3个阶段。生长期(批发酵和补料阶段)细胞干重与培养时间的关系可用模型y= 0．6525e~(0．1909t)来描述。在批发酵阶段和补料阶段,流加的氨水和甘油几乎全部用来合成菌体和维持,没有其他副产物产生。诱导表达阶段流加的氨水和甲醇分别约有80%和70%被菌体利用。将摇瓶与发酵罐的实验结果进行了比较,发现摇瓶发酵的限制因子很可能是溶氧,而罐发酵的限制因子为碳源,因此,将摇瓶实验的结果放大到发酵罐时调整了控制策略,加大了甲醇的补料速率,最终PIP浓度达到1．72g/L。     

新型重组毕赤酵母产人胰岛素前体的表达工艺研究

以毕赤酵母为异源表达宿主合成人胰岛素前体,在实验室研究和工业生产中已有广泛应用。目前研究主要使用天然甲醇诱导型AOX1启动子,以甲醇为单一基础碳源进行胰岛素前体的诱导发酵生产。但在毕赤酵母高密度发酵生产过程中,甲醇代谢过程耗氧大、产热高,补料控制工艺复杂,限制了发酵生产的放大。基于前期对启动子AOX1的转录调控设计研究,提出以人工设计的高效组成型转录调控器件CSAD_5驱动胰岛素前体基因表达,开发了以葡萄糖为碳源的发酵生产工艺,以解决甲醇体系中的产热、耗氧及工艺控制问题。在此基础上,通过增强筛选压力提高异源基因拷贝,获得了一株胰岛素前体高表达重组毕赤酵母,利用优化的培养工艺在5L反应器水平发酵生产,胰岛素前体产量在108h达到1. 85g/L,为目前报道以葡萄糖为碳源,生产人胰岛素前体的最高水平,为胰岛素前体的工业生产及毕赤酵母的应用提供了新的思路和方法。     

Production and purification of a novel thermostable phytase by Pichia pastoris FPHY34

A genetically engineered Pichia pastoris FPHY34 strain containing a 1.3 kb thermostable phytase gene (fphy) evolved by DNA shuffling was constructed and screened. Expression and purification conditions for the recombinant phytase were developed in this study. The effect of Pi on recombinant phytase expression and cell growth of P. pastoris FPHY34 was tested in shake flask culture. Optimization of carbon sources for cell growth and methanol feeding strategies for phytase expression in P. pastoris FPHY34 was carried out in a 50-L fermenter by fed-batch fermentation. The purification of phytase was investigated by micro-filtration and ultra-filtration followed by desalting, ion-exchange chromatography, and gel filtration in the ÄKTA system. It showed that the optimum inorganic phosphorus is 13.6 g L⁻¹ and that glucose can be used as a substrate for P. pastoris cell growth instead of glycerol; the biomass yield of glycerol (Y_X/S) is slightly higher than that of glucose. Different profiles of lag phase and respiratory quotient (RQ) displayed between glucose and glycerol as the sole carbon source. The maximum phytase activity in per millimetre reached 2508 U mL⁻¹ at a methanol feed rate of 3.0 mL L⁻¹ h⁻¹ after 80 h period of induction. A purification factor of 41.1 with a 32% yield was achieved after chromatographic purification. The specific enzyme activity was 80 U mg⁻¹ and 3281 U mg⁻¹ in that supernatant fraction and after gel filtration purification, respectively. The strain P. pastoris FPHY34 showed a promising application in phytase industrial production.     

融合抗菌肽基因在重组毕赤酵母的表达及体外活性研究

目的:在毕赤酵母SMD1168中表达融合抗菌肽,并检测其体外抑菌活性。方法:本实验从实验室先前构建的重组质粒pVAX1-RHKJT中克隆出已构建好的融合抗菌肽RHKJT基因片段,将RHKJT基因片段插入至pGAPZaA真核表达质粒中,通过PCR和测序验证,构建pGAPZα-RHKJT重组真核表达质粒,将线性化的pGAPZα-RHKJT电转化至毕赤酵母SMD1168中获得重组酵母SMDp G-RHKJT,并通过PCR和RT-PCR验证,对重组毕赤酵母SMDpG-RHKJT进行发酵,并收集发酵上清液进行体外生物活性测定。结果:成功获得重组酵母SMDpG-RHKJT菌株,重组酵母发酵上清液对大肠杆菌标准菌、大肠杆菌耐药菌、沙门氏菌标准菌、金黄色葡萄球菌标准菌、金黄色葡萄球菌耐药菌、肺炎链球菌标准菌均具有显著的抑菌活性。结论:重组酵母表达的融合抗菌肽具有较广的抗菌谱和较高的抑菌活性,具有良好的潜在应用前景。     

Production of (S)-styrene oxide by recombinant Pichia pastoris containing epoxide hydrolase from Rhodotorula glutinis

A recombinant yeast Pichia pastoris carrying the gene encoding epoxide hydrolase (EH) of Rhodotorula glutinis was constructed and used for producing (S)-styrene oxide by enantioselective hydrolysis of racemic mixtures of styrene oxides. The EH gene was obtained by PCR amplification of cDNA of R. glutinis and integrated into the chromosomal DNA of P. pastoris to express EH under the control of AOX promoter. The recombinant yeast has a high hydrolytic activity toward (R)-styrene oxide as 358 nmol min⁻¹ (mg cell)⁻¹, which is about 10-fold higher than that of wild type R. glutinis. When kinetic resolution was conducted by the recombinant yeast at a high initial epoxides concentration of 526 mM that constitutes an epoxide–water two-liquid phase, chiral (S)-styrene oxide with an enantiomeric excess (e.e.) higher than 98% was obtained as 36% yield (theoretical, 50%) at 16 h.     

重组巴曲酶在毕赤酵母中的高效表达

以毕赤酵母为表达系统,建立生产重组巴曲酶的技术工艺路线。通过递归式PCR的方法,人工合成了巴曲酶基因,将其插入pPIC9表达质粒中,转化至毕赤酵母GS115(his4),筛选出的表达株经甲醇诱导,表达了重组巴曲酶,并得以纯化。从每升发酵液中可纯化得到10mg重组巴曲酶,其比活为238NIHunits/mg,分子量为30.55kD。重组巴曲酶在体外可使纤维蛋白凝固,在体内缩短小鼠出血时间。为开发重组的蛇毒类凝血酶止血剂打下了基础。     

巴斯德毕赤酵母甘油转运体的发现及功能研究

目的:分离确认巴斯德毕赤酵母中甘油转运体并初步研究其功能。方法:通过生物信息学方法从NCBI数据库中查找可能的甘油转运体(gt1,GeneID:8197545),并通过DAS软件对其跨膜结构域进行预测。通过PCR方法扩增该基因并将其与EGFP融合克隆到pPICZ B及pRS424载体进行亚细胞定位;同时将其与pRS424载体连接后电转到粟酒裂殖酵母中进行异源表达确定其功能;通过同源重组敲除gt1基因并在不同培养基中培养测定aox1基因表达量。结果:生物信息学显示与酿酒酵母中已经证明的甘油转运体(sugar transporter 1,stl1)类似,GT1蛋白同样为具有疏水结构域的跨膜蛋白,同时亚细胞定位结果显示GT1蛋白定位于细胞膜上,包含有gt1基因的粟酒裂殖酵母可以在以甘油作为唯一碳源的培养基中生长而野生型不可以;在Δgt1突变体中aox1基因可以获得组成型表达。结论:分离并确认了巴斯德毕赤酵母中的甘油转运体GT1,并初步证明其与aox1基因甘油阻遏相关。     

基于重组毕赤酵母的fusaruside生物合成

目的:构建产fusaruside的毕赤酵母菌株,解决天然小分子免疫抑制剂fusaruside的来源问题。方法:从禾谷镰刀菌Fusarium graminearum PH-1中扩增获得合成fusaruside的相关基因-3位去饱和酶[Δ3(E)-SD]和10位去饱和酶[Δ10(E)-SD]基因;并通过2A肽策略构建两种基因的共表达载体,转化到毕赤酵母GS115中进行双酶的诱导表达;对诱导后的毕赤酵母菌体进行甲醇和二氯甲烷的处理后,经高效液相色谱质谱联用仪(HPLC-MS)检测其中产物变化。结果:3位去饱和酶和10位去饱和酶在毕赤酵母中成功共表达,SDS-PAGE显示3位去饱和酶分子量约为48kDa,10位去饱和酶分子量约为65kDa; HPLC-MS显示重组酵母可以产生fusaruside。结论:与fusaruside原产菌株镰刀菌相比,该酵母菌的发酵时间更短、产量更高,为fusaruside的进一步开发与应用奠定基础。     

毕赤酵母Kex2蛋白酶的同源表达及酶学性质 *

Kex2蛋白酶是一种来源于酵母的前体加工蛋白酶。利用毕赤酵母(Pichia pastoris)同源表达来源于毕赤酵母的Kex2蛋白酶(PPKex2),研究其表达特性和酶学性质,同时与毕赤酵母表达的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Kex2蛋白酶(SCKex2)进行比较。首先,分别从毕赤酵母和酿酒酵母基因组中获得Kex2基因,将其插入到表达载体pPIC9K中,并转化毕赤酵母菌株GS115。重组菌株经甲醇诱导表达后,结果表明PPKex2的发酵上清液比活是SCKex2的7倍。Kex2蛋白酶经Q-FF强阴离子交换柱纯化后进行酶学性质研究。酶学性质研究结果表明,PPKex2的最适反应pH是8.0~9.0,最适反应温度是37℃,与SCKex2性质相近。在稳定性方面,PPKex2在pH 7.0时最稳定,在碱性条件下的稳定性高于SCKex2,在酸性条件下的稳定性低于SCKex2,另外PPKex2的温度稳定性略低于SCKex2。酶促反应动力学研究表明,PPKex2的k_cat和k_cat/K_m值分别为SCKex2的4.8倍和3.3倍。首次报道了同源表达毕赤酵母Kex2蛋白酶的表达特性及酶学性质,为其今后的研究及应用奠定了基础。