海洋细菌有机磷酸酐水解酶在大肠杆菌中的分泌表达研究

为了考察一种海洋细菌来源的有机磷酸酐水解酶OPAA4301在大肠杆菌中胞外分泌表达生产的可能性,笔者分别从信号肽和发酵条件两方面对该酶在大肠杆菌中的产量及细胞定位情况进行观测和优化。结果发现,海洋细菌有机磷酸酐水解酶OPAA4301在大肠杆菌中可不依赖信号肽少量分泌至培养基上清中。以胞外酶产量为指标,对诱导剂和甘氨酸添加量进行优化,确定适宜的诱导剂浓度为0.8 mmol/L,适宜甘氨酸添加量为10 g/L。在优化条件下,重组酶蛋白的细胞定位主要由细胞内转变为细胞外,胞外酶活提高108.8倍,达0.28 U/m L,相当于重组蛋白胞外生产能力为0.72 g/L。本研究为重组海洋细菌有机磷酸酐酶的工程化发酵生产提供理论基础。     

长野芽胞杆菌(Bacillus naganoensis)普鲁兰酶在大肠杆菌中的活性表达与分泌调控

[目的]从长野芽胞杆菌(Bacillus naganoensis)JNB-1中克隆出普鲁兰酶基因并在大肠杆菌系统中表达,通过优化诱导条件和使用化学添加剂提高了胞外酶活.[方法]采用PCR方法,从B.naganoensis基因组中扩增出普鲁兰酶基因pul,构建重组菌E,coli BL21/pET-20b-pul.通过优化,确定优化后的IPTG诱导条件以及甘氨酸、Na+的最佳添加参数.[结果]普鲁兰酶在大肠杆菌中得到有效表达,其相对分子质量为ll9kDa.在优化后的诱导条件(诱导温度20℃,IPTG终浓度0.4 mmol/L,在菌体OD600至1.2时诱导)下,普鲁兰酶的总酶活达到10.8 U/mL.添加甘氨酸和Na+均能有效促进普鲁兰酶的分泌.在诱导时添加终浓度0.08 mol/L的甘氨酸和0.2 mol/L Na+,胞外酶活提高至8.1 U/mL,是不加任何添加剂的10.3倍.[结论]该重组菌的构建为普鲁兰酶制剂的工业生产提供了有价值的菌株,对化学添加剂促进分泌的研究也为重组酶的高水平胞外生产提供了有效的方法.     

液化沙雷氏菌磷脂酶A1的克隆表达及乳糖自诱导发酵

为了利用大肠杆菌高效生产重组磷脂酶,克隆了液化沙雷氏菌磷脂酶A1的编码基因pla,分别使用pET-28a(+)和pET-20b(+)载体,实现了磷脂酶A1在大肠杆菌BL21(DE3)中的功能表达.重组菌利用载体pET-28a(+)在原始信号肽的介导下胞外PLA1酶活达40.8 U/mL,占总酶活的91％.重组菌转接至优化后的发酵诱导培养基:蛋白胨10 g/L,酵母粉5g/L,葡萄糖0.8 g/L,乳糖5 g/L,25 mmol/L Na2HPO4,25 mmol/L KH2PO4和1 mmol/L MgSO4;菌体生长6h后,添加7.5 g/L的甘氨酸,37℃恒温发酵24 h,重组菌胞外PLA1酶活达到128.7 U/mL.     

猪磷脂酶A2基因在黑曲霉中的表达

目的:在黑曲霉中表达猪磷脂酶A2基因(PLA2、PLA2M)。方法:分别构建含有自身信号肽或糖化酶信号肽的猪磷脂酶A2基因PLA2重组表达载体pSZHG-PLA2、pSZHGS-PLA2M,并通过农杆菌介导法转化黑曲霉。结果:经筛选各得到1株同源重组转化子。对筛选出的同源重组菌株进行发酵培养,并进行胞内以及胞外酶活检测,结果显示由自身信号肽引导分泌的同源重组菌株的胞内和胞外酶活分别为21.68U/mL和2.12 U/mL,由糖化酶信号肽引导分泌的同源重组菌株的胞内以及胞外酶活分别为15.07U/mL和3.10U/mL。结论:表明在黑曲霉表达系统中自身信号肽和糖化酶信号肽都不能引导重组猪磷脂酶A2的有效分泌。     

信号肽及化学通透剂对环糊精葡萄糖基转移酶胞外分泌的影响

【目的】研究不同的信号肽和化学通透剂对重组环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)胞外分泌的影响,提高CGTase的胞外分泌量。【方法】扩增地芽孢杆菌CHB1(Geobacillus sp.CHB1)的CGTase基因,构建带有地芽孢杆菌CHB1自身信号肽、Omp A、Pel B信号肽和不带信号肽的4种重组质粒;比较4种重组质粒对重组CGTase胞外分泌的影响,筛选最优的信号肽;考察甘氨酸、Triton X-100、SDS和Tween 80四种化学通透剂对重组CGTase胞外分泌的影响,确定最佳的化学通透剂及其浓度。【结果】Omp A信号肽介导的分泌效果最好,胞外酶活达到7.44 U/m L,分别是Pel B、CHB1信号肽的2.04倍和11.27倍,不带信号肽的重组质粒菌胞外检测不到酶活;携带Omp A信号肽的重组质粒菌发酵48 h,同时添加浓度为0.6%的甘氨酸和0.3%的Triton X-100,胞外酶活达最大到14.27 U/m L;SDS和Tween 80对该酶的胞外分泌具有明显的抑制作用。【结论】Omp A信号肽的介导效果最佳,同时添加浓度为0.6%和0.3%的甘氨酸和Triton X-100可以有效促进胞外分泌,为该重组酶的高效胞外分泌提供了一种有效的方法。     

不同信号肽及其组合对果聚糖蔗糖酶异源表达的影响

为了实现果聚糖蔗糖酶在解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens 018(简称G3)中的高效表达,选择来源于不同芽孢杆菌的4个果聚糖蔗糖酶基因lsLich、lsAmy、lsSub和lsMega进行异源表达,并将课题组前期确定的对碱性蛋白酶酶活提升较高的5种信号肽进行筛选和组合。其中来源于地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis RN-01的lsLich在重组菌株G3/pLY-2-lsLich中的酶活力最高,酶活力为62.73 U/mL。以LS-Lich作为目的蛋白筛选单信号肽和双信号肽,其中信号肽SP_DacB和SP_AmyE组合的重组菌株G3/pLY-2-SDA-ls酶活最高,胞外酶活达到125.76 U/mL,较重组菌G3/pLY-2-SD-ls和G3/pLY-2-SA-ls分别提高了31.3%和39.2%,较原始菌株提高了100.49%。该结果表明双信号肽较单信号肽有助于提高LS-Lich的分泌量,同时信号肽组合顺序不同也产生一定的差异。     

木糖异构酶在酿酒酵母表面表达及对木糖代谢影响的初步研究

利用α-型酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)表面展示系统的载体,将来源于嗜热细菌Thermus thermophilus的木糖异构酶基因xylA,插入到酿酒酵母蔗糖酶信号肽序列与α-凝集素的C端编码序列之间,形成融合表达框,构建重组质粒pSY-xy222,转化酿酒酵母H158。含重组质粒的菌株H158-SXI木糖异构酶活性测定表明,细胞壁上酶活测定值为1.53 U,木糖异构酶在酿酒酵母细胞壁上得到活性表达。木糖葡萄糖共发酵结果显示,重组菌株木糖利用率较出发菌株提高了17.8%。     

Thermus thermophilus HB8葡萄糖异构酶在大肠杆菌中表达

为了增加高热稳定性的葡萄糖异构酶的得率,采用PCR技术扩增得到Thermus thermophilusHB8葡萄糖异构酶基因xylA,连接到表达载体pET-22b( )上,获得重组质粒pET-22b( )-xylA。将重组质粒转化到大肠杆菌Rosetta(DE3)中,经IPTG诱导后,通过半胱氨酸-咔唑法测葡萄糖异构酶酶活。重组菌经诱导培养,SDS-PAGE电泳结果显示出明显的分子量约为44 kD特异性蛋白质条带,比酶活约为18.562 U/mg,比野生型菌株提高了2倍。     

以蔗糖为底物利用重组大肠杆菌合成甘露醇

【目的】异型发酵乳酸菌可利用胞内产生的甘露醇脱氢酶将果糖高效转化为甘露醇,但果糖作为底物相对昂贵,不利于工业化生产。为了降低生产成本,必须选择廉价的底物。蔗糖相对便宜,并且大量存在于自然界中,能够被重组大肠杆菌利用产生甘露醇。蔗糖水解酶(Sucrose hydrolase)和甘露醇脱氢酶(Mannitol dehydrogenase)是发酵生产甘露醇中催化蔗糖转化成甘露醇的关键酶,构建蔗糖水解酶和甘露醇脱氢酶共表达菌株并进行相关研究是本文的主旨。【方法】利用PCR方法分别从植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)基因组DNA中获得sac A和mdh基因,得到大小分别为1 502 bp和1 032 bp的目的基因,经序列分析后将其连接到表达载体p ET-28a(+)上,得到重组表达载体p ET28a-sac A-mdh。将重组质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,并用SDS-PAGE分析目的蛋白的表达情况并测定其酶活。【结果】SDS-PAGE显示表达蛋白的大小亚基分子量分别为55.1 k D和37.8 k D,与预期分子量一致,实现sac A和mdh基因的表达。蔗糖水解酶和甘露醇脱氢酶酶活分别为25.78 U/m L和14.56 U/m L。对重组菌株BL21(DE3)/p ET28a-sac A-mdh进行发酵条件优化,甘露醇质量浓度达到45.19 g/L,总糖转化率为37.66%。【结论】与乳酸菌利用蔗糖发酵生产甘露醇相比,产量提高了6倍,且具有发酵周期短、稳定性高等优点,菌株的成功构建为甘露醇工业化生产奠定了基础。     

共表达分子伴侣PDI和Ero1对灰盖鬼伞过氧化物酶在毕赤酵母中表达的影响

来源于灰盖鬼伞长度为1 092 bp的CiP目的基因与AOX1启动子一起整合进酵母染色体基因组中。重组蛋白CiP在酿酒酵母信号肽的引导下成功分泌到胞外,质谱鉴定为目的蛋白,成功在毕赤酵母中表达灰盖鬼伞过氧化物酶(CiP)。将伴侣蛋白内质网氧化还原酶1(Ero1)、二硫键异构酶(PDI)分别单独及同时转入CiP酵母受体菌中,研究它们对CiP在毕赤酵母中表达的影响。结果表明:在摇瓶中,相对于无分子伴侣的菌株,单独整合PDI及同时整合Ero1、PDI菌株的CiP酶活分别提高了2.43和2.62倍,活力达到316 U/m L和340 U/m L。挑选同时整合Ero1、PDI伴侣蛋白的CiP菌株,5 L发酵罐进行高密度发酵,酶活最高达到3 379 U/m L,比摇瓶提高约10倍。本实验结果较目前已报道的1 200 U/m L已是最高水平。     

利用重组大肠杆菌生产α-环糊精葡萄糖基转移酶

将来源于软化类芽孢杆菌（Paenibacillus macerans）的α-环糊精葡萄糖基转移酶（α-CGT）基因插入含pelB信号肽的质粒pET-20b（＋）中,构建了表达载体pET-20b（＋）／cgt,并将其转化表达宿主E.coli BL21（DE3）。对重组菌E．coli BL21／pET-cgt进行摇瓶发酵条件的优化,确定了其胞外表达α-CGT酶的最适条件：葡萄糖8g/L,乳糖0．5g/L,蛋白胨12g/L,酵母膏24g/L,K2HPO472mmol／L,KH2PO417mmol／L,CaCl2 2．5mmol／L;初始pH为7．0,诱导温度为25℃。在该条件下培养90h后最终α-CGT酶的胞外比活达到22．1u／mL,与来源菌Pmacerans所产天然酶比活相比提高了42倍,实现了α-CGT酶的高效生产。将基因工程菌在上述条件下于3L发酵罐中发酵,90h后胞外酶比活达到22．6U／mL,证实了工业化放大的可能性。     

Extracellular production of Streptomyces lividans acetyl xylan esterase A in Escherichia coli for rapid detection of activity

Acetyl xylan esterase A (AxeA) from Streptomyces lividans belongs to a large family of industrially relevant polysaccharide esterases. AxeA and its truncated form containing only the catalytically competent domain, AxeA(tr), catalyze both the deacetylation of xylan and the N-deacetylation of chitosan. This broad substrate specificity lends additional interest to their characterization and production. Here, we report three systems for extracellular production of AxeA(tr): secretion from the native host S. lividans with the native signal peptide, extracellular production in Escherichia coli with the native signal peptide, and in E. coli with the OmpA signal peptide. Over five to seven days of a shake flask culture, the native host S. lividans with the native signal peptide secreted AxeA(tr) into the extracellular medium in high yield (388 mg/L) with specific activity of 19 U/mg corresponding to a total of 7000 U/L. Over one day of shake flask culture, E. coli with the native secretion signal peptide produced 84-fold less in the extracellular medium (4.6 mg/L), but the specific activity was higher (100 U/mg) corresponding to a total of 460 U/L. A similar E. coli culture using the OmpA signal peptide, produced 10mg/L with a specific activity of 68 U/mg, corresponding to a total of 680 U/L. In 96-well microtiter plates, extracellular production with E. coli gave approximately 30 and approximately 86 microg/mL in S. lividans. Expression in S. lividans with the native signal peptide is best for high level production, while expression in E. coli using the OmpA secretion signal peptide is best for high-throughput expression and screening of variants in microtiter plate format.     

Glycine and Triton X-100 enhanced secretion of recombinant α-CGTase mediated by OmpA signal peptide in Escherichia coli

OmpA signal peptide mediated cgt gene from Paenibacillus macerans JFB05-01 was cloned and expressed in E. coli BL21 (DE3). The effects of glycine and Triton X-100 on extracellular production of α-cyclodextrin glycosyltransferase (α-CGTase) were investigated. When supplemented with Gly or Triton X-100 to the culture media individually, the secreted extracellular enzyme reached 32 or 33 U/mL at 48 h of cultivation, respectively. When supplemented with Gly and Triton X-100 together, the extracellular α-CGTase activity reached 48 U/mL after 48 h cultivation, which was 20-fold of the control group without any additives. Analysis of membrane permeability demonstrated that addition of glycine and Triton X-100 enhanced the permeability of both outer and inner membrane. The potential mechanism of the enhanced protein secretion was discussed.     

响应面法优化重组大肠杆菌产蔗糖异构酶发酵培养基

通过碳氮源的不同浓度对重组大肠杆菌E.coil BL21(DE3)发酵产蔗糖异构酶(SIase)的影响,并借助于数学分析软件Design Expert,结合Plackett-Burman试验设计和中心复合试验设计分析法,对蔗糖异构酶的产生菌进行了发酵培养基的优化研究。实验表明,最佳培养基组分为甘蔗糖蜜10.65 g/L,玉米浆22.22 g/L,NaCl 7.57 g/L ,MgSO₄·7H₂O 0.52 g/L, KH₂PO₄ 4.46g/L,优化后的蔗糖异构酶活力达到29.1U/ml,比LB培养基培养重组大肠杆菌(15U/ml),蔗糖异构酶活力提高了94%,与原始菌大黄欧文菌NX-5相比提高了21.4倍(1.3U/ml)。     

复合与合成培养基对大肠杆菌胞外生产α-环糊精葡萄糖基转移酶的影响

为实现来源于Paenibacillus macerans JFB05-01的α-环糊精葡萄糖基转移酶（α-CGT酶）的高效胞外表达,以含分泌型信号肽OmpA的大肠杆菌E.coli BL21（DE3）{pET-20b（+）/α-cgt}为研究对象,比较了其在不同诱导条件下复合与合成培养基中生长产酶的规律。结果表明在添加甘氨酸的条件下采用合成培养基,以0.8 g/L/h的乳糖进行流加诱导所得的胞外酶活和生产强度最高。在该条件下发酵30小时后胞外α-CGT酶的环化活性达113.0U/ml（水解活性为79 100.0IU/ml）,是复合培养基胞外产酶的2.3倍,完全满足工业化生产的需求。     

Expression and fermentation optimization of oxidized polyvinyl alcohol hydrolase in E. coli

Oxidized polyvinyl alcohol (PVA) hydrolase (OPH) is a key enzyme in the degradation of PVA, suggesting that OPH has a great potential for application in textile desizing processes. In this study, the OPH gene from Sphingopyxis sp. 113P3 was modified, by artificial synthesis, for overexpression in Escherichia coli. The OPH gene, lacking the sequence encoding the original signal peptide, was inserted into pET-20b (+) expression vector, which was then used to transform E. coli BL21 (DE3). OPH expression was detected in culture medium in which the transformed E. coli BL21 (DE3) was grown. Nutritional and environmental conditions were investigated for improved production of OPH protein by the recombinant strain. The highest OPH activity measured was 47.54 U/mL and was reached after 84 h under optimal fermentation conditions; this level is 2.64-fold higher that obtained under sub-optimal conditions. The productivity of recombinant OPH reached 565.95 U/L/h. The effect of glycine on the secretion of recombinant OPH was examined by adding glycine to the culture medium to a final concentration of 200 mM. This concentration of glycine reduced the fermentation time by 24 h and increased the productivity of recombinant OPH to 733.17 U/L/h. Our results suggest that the recombinant strain reported here has great potential for use in industrial applications.     

E.coli木糖异构酶基因的克隆及表达条件的优化

采用PCR技术以大肠杆菌JM109基因组DNA为模板扩增得到木糖异构酶基因xylA,连接到载体pET-22b( ),得到重组质粒pET-22b( )-xylA。将此重组质粒转化到大肠杆菌菌株BL21(DE3)中,重组菌株经IPTG诱导后,通过半胱氨酸-咔唑法测得木糖异构酶活力。每mL发酵液中重组菌株显示出酶活力约为0.84 U。SDS-PAGE电泳结果显示出明显的5×104(相对分子质量)特异性蛋白质条带。     

重组大肠杆菌右旋糖酐蔗糖酶的表达条件优化

通过设计正交实验,考察了培养基中各组分及其浓度对右旋糖酐蔗糖酶工程菌Escherichia coli BL21(DE3)/pET28-dexYG诱导产酶结果的影响。在获得最佳培养条件的基础上,考察温度、蔗糖浓度和pH值对右旋糖酐产量的影响。结果表明:菌浓OD600达到2.0时,加入异丙基硫代-β-D-呋喃半乳糖苷(IPTG)至0.25mmol/L,25°C诱导培养4h,产酶活力最高,达到110.16U/mL,蔗糖浓度对产量的影响比较显著。研究结果得到高效表达的培养条件,为实现该酶的工业化应用打下了基础。