共表达HAC1和分子伴侣基因对甘露聚糖酶在毕赤酵母中表达的影响

为了提高甘露聚糖酶ManA在毕赤酵母中分泌表达的酶活,选择毕赤酵母内质网未折叠蛋白反应(Unfolded protein response,UPR)激活调控因子HAC1与5种毕赤酵母蛋白折叠相关的分子伴侣ERO1、PDI、PDI1、CPR5、BiP,通过构建pPICZA-HAC1等6种胞内表达重组质粒,分别电转化至分泌表达ManA的毕赤酵母重组菌中胞内共表达,并分析其重组菌摇瓶发酵时ManA表达的影响。结果发现在摇瓶发酵水平,胞内共表达HAC1、ERO1、PDI的重组菌发酵上清液中的ManA酶活力分别提高了26%、15%、20%,其重组菌发酵上清液的酶活力分别达到1 014 U/mL、925 U/mL、965 U/mL。通过对各重组菌上清液酶活力、胞内滞留酶活力、上清液蛋白浓度数据进行分析,进一步选择将HAC1、ERO1、PDI进行两基因或三基因组合,并分别在分泌表达ManA的重组菌胞内共表达,但各共表达重组菌发酵上清液的酶活力都没有进一步的提升。单独共表达HAC1或者分子伴侣ERO1、PDI可以辅助ManA的正确折叠,提高其蛋白表达。     

共表达分子伴侣PDI和Ero1对葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中表达的影响

通过单独表达蛋白质分子伴侣二硫键异构酶(PDI)和共表达PDI和内质网氧化还原酶(Ero1),提高重组葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中的分泌表达。将构建的蛋白质分子伴侣表达载体p PICZ/PDI和p PICZ/Ero1-PDI线性化后,电击转化重组毕赤酵母X33/p MD-GOD细胞,用含有250μg/m L G418和50μg/m L Zeocin的YPD双抗平板筛选阳性转化子,阳性转化子进行试管发酵和10 L发酵培养后,分析共表达PDI和Ero1-PDI对GOD表达水平的影响。结果显示,共表达PDI及Ero1-PDI分别使葡萄糖氧化酶在10 L发酵罐中30℃培养,酶活分别达到476 U/m L和736 U/m L,相比原始菌株在相同条件下分别提高了29.7%和100%。整合分子伴侣PDI和Ero1促进蛋白正确折叠明显地提高葡萄糖氧化酶蛋白表达。     

共表达伴侣蛋白对重组毕赤酵母产米根霉(Rhizopus oryzae)脂肪酶发酵过程的影响

[目的]通过共表达伴侣蛋白Erolp和PDI获得米根霉(Rhizopus oryzae)脂肪酶在毕赤酵母中的高效表达.[方法]利用毕赤酵母基因重组菌高密度发酵的方法,在7L发酵罐水平上分析共表达伴侣蛋白菌株(BH128)与非共表达伴侣蛋白菌株(H238)对脂肪酶表达的差异.[结果]在相同条件下,BH128发酵产酶能力高于H238,最高酶活可达到2 338.7U/mL,最大比生长速率达到0.02 h-1,最大产物比形成速率达到944.5 U/(gDCW·h),最大底物比消耗速率也能达到0.15 gmethanol/(gDCW·h),分别是H238的1.7、0.5、4.1和1.3倍,且发酵周期缩短了20h.[结论]毕赤酵母基因重组菌BH128通过共表达伴侣蛋白Ero1p和PDI,提高了米根霉脂肪酶的产量,而且缩短了发酵周期,为工业化生产奠定了基础.     

共表达内质网响应蛋白HAC1对α-半乳糖苷酶在毕氏酵母中表达的影响

为提高毕氏酵母(Pichia pastoris)中重组α-半乳糖苷酶的表达,将来源于P.pastoris GS115的hac1基因构建至pPIC9K表达载体中,转化到重组P.pastoris中与α-半乳糖苷酶共表达。研究结果表明,在AOX1启动子控制下,HAC1过表达提高了重组P.pastoris中α-半乳糖苷酶蛋白表达含量,使α-半乳糖苷酶活性提高了2.2倍。经PCR产物鉴定,结果表明重组P.pastoris基因组中插入hac1基因。经50 L发酵罐甲醇诱导168 h,Gal-HAC1-4#工程菌最终酶活达到6 560 U/mL,比Gal-21#工程菌提高了27%。甲醇诱导后Gal-HAC1-4#发酵液中粗蛋白浓度均高于Gal-21#工程菌。表明共表达HAC1蛋白可提高毕氏酵母产α-半乳糖苷酶蛋白的能力。     

采用混合策略提高葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中的表达水平

为了提高葡萄糖氧化酶 (GOD) 在毕赤酵母中的表达水平,提出了甲醇/山梨醇混合碳源诱导和共表达分子伴侣二硫键异构酶 (PDI) 和透明颤菌血红蛋白 (VHb) 两种策略。利用对照菌株X33/pPIC9k–GOD 在5 L发酵罐放大培养时,采用甲醇/山梨醇混合碳源诱导,GOD最终酶活为456 U/mL,比只采用甲醇作为单一碳源诱导时GOD最终酶活提高了20%。利用整合伴侣蛋白菌株X33/pPIC9k-GOD/pPICZ-PDI-VHb在5 L发酵罐进行高密度发酵,采用甲醇/山梨醇混合碳源诱导,GOD最终酶活达到716 U/mL,蛋白浓度为7.4 g/L。研究结果对提高外源蛋白在毕赤酵母中的表达有重要参考价值。     

亮氨酸脱氢酶与葡萄糖脱氢酶高效共表达制备L-叔亮氨酸北大核心CSCD

【目的】通过不同双基因共表达策略对亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶基因在大肠杆菌中表达影响的研究,获得具有高辅酶再生效率的双酶共表达重组生物催化剂,实现L-叔亮氨酸"一锅法"高效不对称合成。【方法】以来自于蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)的亮氨酸脱氢酶(LDH)和来自芽孢菌属(Bacillus sp.)的葡萄糖脱氢酶(GDH)为模板,考察单质粒共表达,双质粒共表达和融合表达等3种共表达策略对重组细胞中亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶活的影响,比较不同酶活比例和不同催化剂形式对三甲基丙酮酸不对称还原制备L-叔亮氨酸效率的影响。【结果】研究发现不同共表达策略对亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶的影响存在明显差异。亮氨酸脱氢酶在不同策略下均能够正常表达,而葡萄糖脱氢酶在融合表达时没有活力,当C端含有组氨酸标签时,表达蛋白活性低。通过表达优化,获得3株亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶高效表达且具有不同酶活比例的重组菌。比较粗酶液和全细胞形式下的催化效率,发现酶活比例及催化剂形式对不对称还原反应效率具有重要影响。确定单质粒串联表达C端不含His标签重组菌E.coli BL21/p ET28a-L-SD-AS-G为最佳催化剂,以粗酶液进行转化时,完全转化0.5 mol/L底物所需菌体量为15 g/L,辅酶量为0.1 mmol/L。【结论】采用单质粒共表达策略,成功构建出1株具有较高亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶活性的重组菌,实现高效催化TMP合成L-Tle。     

(S)-羰基还原酶Ⅱ与葡萄糖脱氢酶共催化高效合成(S)-苯乙二醇北大核心CSCD

【目的】通过优化获得最佳酶活配比,设计近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011的(S)-羰基还原酶Ⅱ与枯草芽孢杆菌(Bacillus sp.)YX-1葡萄糖脱氢酶在大肠杆菌中的共表达体系,实现重组菌高效催化2-羟基苯乙酮,合成(S)-苯乙二醇。【方法】分别从重组大肠杆菌中纯化了(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶,研究了2种酶共催化2-羟基苯乙酮的最佳酶活比例,最适催化温度和pH,由此构建(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶的共表达体系。【结果】(S)-羰基还原酶Ⅱ的比酶活力为1.3 U/mg,葡萄糖脱氢酶的比酶活力为13.5 U/mg。在总酶活力为1 U时,(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶共催化体系中,确定了2种酶的最佳比例在1∶1到5∶1(U/U)之间,最适反应温度为30℃,pH为7.0。在此基础上构建了(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶基因比为1∶1的共表达体系,共表达重组菌破碎上清液中(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶酶活分别为0.76 U/mg和0.73 U/mg,两者的酶活比例为1∶1。在上述确定的最适催化条件下,其催化10 g/L 2-羟基苯乙酮,产物(S)-苯乙二醇的光学纯度和得率均高达99%以上。与仅含有(S)-羰基还原酶Ⅱ的重组大肠杆菌相比,共表达体系转化产物(S)-苯乙二醇的得率明显提高,且转化时间由原来的24 h缩短为13 h。【结论】通过确定(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶最佳酶活配比,为构建手性催化的靶酶和辅酶再生酶共表达体系,为实现手性化合物的高效制备提供了研究基础。     

代谢工程改造酿酒酵母合成肌醇

【目的】肌醇别名环己六醇,是一种具有生物活性的糖醇,在医药、食品和饲料等领域具有重要的应用价值。为获得生产肌醇的微生物细胞工厂,通过代谢工程改造,构建生产肌醇的酿酒酵母工程菌株。【方法】对酿酒酵母肌醇合成途径的正负调控同时改造,过表达肌醇-3-磷酸合成酶基因ino1,敲除肌醇生物合成的转录抑制子基因opi1和抗性基因kan MX,获得重组菌。利用气相色谱法检测重组菌发酵液中肌醇含量。【结果】构建了生物安全性的产肌醇基因工程菌株,摇瓶培养产量为1.021 g/L。【结论】通过过表达ino1和敲除opi1来改造酿酒酵母,能够有效提高重组菌的肌醇产量,为下一步的微生物发酵法产肌醇的工业应用奠定基础。     

产L-苏氨酸重组大肠杆菌的构建和发酵性能

【背景】大肠杆菌由于生长性能优良、遗传背景清晰,常被用作苏氨酸生产菌。【目的】敲除大肠杆菌Escherichia coli THR苏氨酸合成途径的非必需基因,并异源表达苏氨酸合成必需的关键酶,构建一株苏氨酸高产菌株。【方法】利用FLP/FRT重组酶系统,敲除E. coli THR中lysC、pfkB和sstT,同时进行谷氨酸棒杆菌中lysC~(fbr)、thrE和丙酮丁醇梭菌中gapC的重组质粒构建并转化到宿主菌中。【结果】以E. coli THR为出发菌株,敲除其苏氨酸合成途径中表达天冬氨酸激酶Ⅲ (AKⅢ)的基因lysC、磷酸果糖激酶Ⅱ基因pfkB及苏氨酸吸收蛋白表达基因sstT,使菌株积累苏氨酸的产量达到75.64±0.35g/L,比出发菌株增加9.9%。随后异源表达谷氨酸棒杆菌中解除了反馈抑制的天冬氨酸激酶(lysC~(fbr))、苏氨酸分泌转运蛋白(thrE)及丙酮丁醇梭菌中由gapC编码的NADP+依赖型甘油醛-3-磷酸脱氢酶,获得重组菌株E. coli THR6菌株。该菌株积累苏氨酸的产量提高到105.3±0.5 g/L,糖酸转化率提高了43.20%,单位产酸能力提高到5.76 g/g DCW,最大生物量为18.26 g DCW/L。【结论】单独敲除某个基因或改造某个途径不能使苏氨酸大量合成和积累,对多个代谢途径共同改造是构建苏氨酸工程菌的最有效方法。     

环糊精葡萄糖基转移酶的酿酒酵母表面展示及其生产2-O-α-D-吡喃葡萄糖基抗坏血酸

摘要:【目的】将环状芽孢杆菌251(Bacillus circulans 251)来源的环糊精葡萄糖基转移酶(Cyclodextrin Glycosyltransferase,CGTase)展示在酿酒酵母( Saccharomyces cerevisiae)细胞表面,构建全细胞催化剂生产2-O-α-D-吡喃葡萄糖基抗坏血酸(2-O-α-D-glucopyranosyl-L-ascorbic acid,AA-2G),以提高AA-2G 的产量。【方法】将CGTase编码基因cgt连接到载体质粒pYD1中的a凝集素(a-agglutinin)Aga2p亚基基因的下游构建表面展示重组质粒pYD1-cgt,转化酿酒酵母EBY100获得重组菌EBY100-pYD1-cgt,对发酵条件(培养基、诱导温度和诱导剂半乳糖浓度)进行优化;同时先后对重组菌的发酵产酶以及表面展示CGTase的酶促合成AA-2G的条件进行了优化;进一步又比较了表面展示的CGTase与E.coli BL21发酵所得的游离CGTase在酶促制备AA-2G过程中副产物的积累情况。【结果】展示CGTase的酿酒酵母重组菌株以YPG培养基作为发酵培养基,诱导剂半乳糖初始添加浓度为20 g/L,经25 ℃诱导48 h后,表面展示CGTase最大酶产量为0.5 U/mL;表面展示CGTase 40 ℃条件下的温度稳定性比游离酶有所提高,pH稳定范围变宽。对表面展示的CGTase制备AA-2G转化条件的优化发现,其最适温度最适pH分别为30 ℃和4.5,转化48 h达到平衡,表面展示的CGTase制备AA-2G的产量较游离酶提高了37%。【结论】对于CGTase,a凝集素系统是一个有效的展示系统,构建的酿酒酵母全细胞催化剂用于酶促制备AA-2G时,产生的副产物葡萄糖可能被酵母细胞利用,从而降低了葡萄糖与VC的竞争作用使AA-2G的产量增加,该全细胞催化剂具有良好的应用前景。     

金黄色葡萄球菌tst-1基因敲除菌株的构建

抽提金黄色葡萄球菌834菌株的基因组DNA,PCR克隆扩增tst-1及tst-1的上、下游基因,通过将tst-1上、下游基因分别重组到载体质粒pAULA中,形成同源重组质粒pAULA Δtst-1,将pAULA-Δtst-1电转入细菌内,进行同源重组,以PCR、Western blot鉴定tst-1基因敲除菌株无tst-1基因片段,且无TSST-1蛋白表达,表明已成功构建金黄色葡萄球菌tst-1基因的敲除菌株。     

Comparative analysis of the structure and chromosomal assignment ofCD1: an evidence for different evolutionary histories between classic CD1 and CD1D class genes

The non-MHC-encoded CD1 family has recently emerged as a novel antigen-presenting system that is distinct from MHC class I and class II molecules. In the present study, we determined the genomic structure of that rat CD1, and compared with those of other previously reported CD1 genes. Rat CD1 was extremely similar to mouse CD1 genes, especially to CD1D1. It is of interest that a tyrosine-based motif for endosomal localization, identified in the human CD1b cytoplasmic tail, was conserved in all CD1 molecules except for CD1a, that was encoded by a single short exon. Comparison of the overall exon-intron organization of CD1 genes revealed that the length of the introns was also characteristic to each of the two classes of CD1 genes; classic (CD1A, CD1B, CD1C and CD1E), and CD1D, which have been categorized by comparison of coding regions. These findings support a hypothesis that the two classes have different evolutionary histories. In contrast to the absence of the classic CD1 genes in rats and mice, the entire region of nonpolymorphic CD1D gene has been conserved through mammalian evolution. Furthermore, we determined chromosomal localization of rat CD1 gene using the fluorescence in situ hybridization method with several probes derived from genomic rat CD1 clones. Similar to human and mouse CD1, rat CD1 mapped outside the MHC loci despite the structural and functional resemblance to MHC. Conserved syntheny of chromosomal segments of RNO2 and MMU3 is implied.     

转香蕉MaASR1基因的拟南芥株系在干旱胁迫条件下的表达谱分析

干旱是最重要的环境胁迫,香蕉MaASR1基因在植物响应逆境胁迫时发挥着重要作用,为了深入研究MaASR1基因的过表达使拟南芥抗旱的分子机制,利用全基因组表达芯片来广谱的筛选MaASR1基因转入后自然条件下及干旱处理条件下差异基因的表达情况。对基因芯片的结果进行了详细的生物信息学分析及相关基因的RT-PCR验证,结果表明MaASR1基因异源表达的拟南芥株系在自然生长条件下共有747个差异基因,其中上调基因559个,下调基因188个;在干旱胁迫条件下共得到653个差异基因,其中上调基因256个,下调基因397个;MaASR1基因的转入可以通过影响激素、光合作用、锌指蛋白及不依赖ABA途径的DREB2A等相关基因的表达来提高拟南芥的抗旱性。为解析MaASR1基因作为转录因子提高植物抗旱能力的分子机制奠定基础。     

Genome Analysis inNeurospora crassa;Cloning of Four Lociarginine-1(arg-1),methionine-6(met-6),unknown-7(un-7), andribosome production-1(rip-1) and Associated Chromosome Walking

We have cloned fourNeurospora crassagenes by complementation analysis. Cloned genes include thearginine-1(arg-1),methionine-6(met-6),unknown-7(un-7), andribosome production-1(rip-1) loci. Chromosome walks were initiated in ordered cosmid libraries from the cloned loci. A total of about 700 kb of theNeurosporagenome is covered in these walks.     

基于Cytb和ITS1基因的两种不同体型湘华鲮遗传差异研究

研究采用Cytb和ITS1基因序列作为分子标记对平背型和高背型湘华鲮的遗传差异进行分析。研究结果表明,基于Cytb与ITS1基因序列,高背型和平背型湘华鲮在碱基组成上均表现出偏向性,且呈现出高单倍型多样性和低核苷酸多样性的特征。遗传距离分析和NJ系统树构建的结果表明,两种不同体型湘华鲮遗传分化程度低,未达到种群分化的水平。综上所述,高背型和平背型属于同一个种群。研究结果丰富了湘华鲮分子生物学数据,为湘华鲮种质资源保护及产业发展提供了理论依据。     

巨桉BRI1基因的克隆和表达分析

为了解BRI1基因在巨桉中的功能,采用PCR技术克隆了EgrBRI1基因,分析了EgrBRI1的生物信息学和亚细胞定位,并对EgrBRI1基因响应激素和胁迫的差异表达进行了分析。结果表明,EgrBRI1基因全长3 893 bp,编码1 197个氨基酸。EgrBRI1蛋白稳定,空间结构复杂,存在3个motifs,主要定位于细胞膜。茉莉酸甲酯和油菜素内酯(BR)处理后,EgrBRI1基因在叶片中的表达上升,而水杨酸处理则没有明显的变化。盐胁迫和冷胁迫下,EgrBRI1基因表达表现为先下降后上升的趋势。因此,EgrBRI1基因能快速对外施激素做出响应,并在巨桉抗逆方面发挥重要作用,这可能是通过对BR信号的响应来实现的。     

蛋白-O-岩藻糖基转移酶1基因CfPOFUT1在果生炭疽菌中的功能分析

【目的】蛋白-O-岩藻糖基转移酶1 (protein O-fucosyltransferase 1,POFUT1)是催化蛋白质O-岩藻糖基化的关键酶,在动物和人体内被证明调控一系列的生理病理过程,然而POFUT1基因在果生炭疽菌乃至真菌中还未见报道。本研究旨在克隆果生炭疽菌中CfPOFUT1基因,并分析其生物学功能。【方法】利用RT-PCR技术扩增CfPOFUT1的基因并进行生物信息学分析,构建了CfPOFUT1基因的沉默和过表达载体,通过PEG介导法将载体导入原生质体中获得CfPOFUT1基因的沉默和过表达突变体。测定了野生型菌株、CfPOFUT1沉默菌株和过表达菌株在PDA上的菌丝生长、分生孢子产生、萌发与附着胞形成、胁迫应答和致病力、杀菌剂敏感性等生物学表型。【结果】与野生型菌株相比,基因过表达突变体产孢量显著增加,致病力增强,对嘧菌酯敏感性降低,但对多菌灵和咪鲜胺敏感性增强。基因沉默突变体产孢量减少,细胞壁完整性、内质网应激敏感性提高,致病力减弱,对嘧菌酯敏感性提高,但对多菌灵和咪鲜胺敏感性降低。【结论】CfPOFUT1基因参与调控果生炭疽菌分生孢子产量,细胞壁完整性、内质网对应激和药剂敏感性,并对其致病性也具有一定的影响。     

Genetic interaction of DED1 encoding a putative ATP-dependent RNA helicase with SRM1 encoding a mammalian RCC1 homolog in Saccharomyces cerevisiae

 The Saccharomyces cerevisiae temperature-sensitive mutants srm1-1, mtr1-2 and prp20-1 carry alleles of a gene encoding a homolog of mammalian RCC1. In order to identify a protein interacting with RCC1, a series of suppressors of the srm1-1 mutation were isolated as cold-sensitive mutants and one of the mutants, designated ded1-21, was found to be defective in the DED1 gene. The double mutant, srm1-1 ded1-21, could grow at 35° C, but not at 37° C. A revertant of srm1-1 ded1-21 that became able to grow at 37° C acquired another mutation in the SRM1 gene, indicating the tight relationship between SRM1 and DED1. In all the rcc1 ^- strains examined, the amount of mutated SRM1 proteins was reduced or not detectable at the nonpermissive temperature. While mutated SRM1 protein was stabilized in all of the rcc1 ^- strains by the ded1-21 mutation, the ded1-21 mutation suppressed both srm1-1 and mtr1-2, but not the prp20-1 mutation, contrary to the previous finding that overproduction of the S. cerevisiae Ran homolog GSP1 suppresses prp20-1, but not srm1-1 or mtr1-2. Received: 20 March 1996/Accepted: 1 July 1996