枯草芽孢杆菌寡聚—1，6—葡萄糖苷酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

本研究用鸟枪法构建了枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis)HB002的基因组文库,经平板法筛选得到了六株能水解合成底物对－硝基苯－α-D－葡萄糖吡喃糖苷的阳性克隆,经鉴定均含克隆了寡聚－1,6－葡萄糖苷酶基因的重组质粒（命名为pHBM001-pHBM006)。选择pHBM003,对其插入片段测序分析,此片段内有一编码561个氨基酸的开放阅读框,该 蛋白质的计算分子量为65.985kD。HB002的寡聚－1,6－葡萄糖苷酶的氨基酸序列与Bacillus sp.和凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans)的寡聚－1,6－葡萄糖苷酶的氨基酸序列一致性分别为81％、67％,相似性分别为89％、79％。从pHBM003中扩增出寡聚－1,6－葡萄糖苷酶基因,克隆到pBV220上,转化大肠杆菌（Escherichia coli)DH5α,得到三个能水解对－硝基苯－α－D－葡萄糖吡喃糖苷的阳性克隆HBM003－1～HBM003－3,将此三个菌株热诱导表达,SDS－PAGE电泳可检测到特异表达的蛋白质,其中HBM003－1、HBM003－2表达的蛋白约66kD,为完整的寡聚－1,6－葡萄糖苷酶,而HBM003－3表达的蛋白质偏小;表达的蛋白质均有寡聚－1,6－葡萄糖苷酶活性。     

表达淀粉酶、糖化酶葡糖酸醋杆菌工程菌的构建

采用基因融合技术,将葡糖酸醋杆菌Gluconacetobacter hansenii ATCC23769分泌蛋白CMCax的信号肽序列分别与来源于枯草芽胞杆菌的淀粉酶基因、黑曲霉的糖化酶基因融合构建融合蛋白,连入能在G.hansenii ATCC23769自主复制的载体pbs-H1S中,电击转入G.hansenii ATCC23769,构建能内源表达淀粉酶、糖化酶,以及淀粉酶-糖化酶的葡糖酸醋杆菌。淀粉平板透明圈检测结果和DNS测酶活结果显示,构建的3种工程菌能成功表达并分泌淀粉酶和糖化酶。     

红纹黄单胞菌a-氨基酸酯水解酶的克隆、序列分析及热稳定性提高

【目的】克隆红纹黄单胞菌α-氨基酸酯水解酶基因全序列,对序列进行生物信息学分析,并提高酶的热稳定性。【方法】利用多聚酶链式反应(PCR)克隆α-氨基酸酯水解酶基因全序列;应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过同源建模,预测红纹黄单胞菌α-氨基酸酯水解酶的三维结构;通过定点突变替换氨基酸序列中高度柔性的位点,提高该酶的热稳定性。【结果】从红纹黄单胞菌(Xanthomonas rubrillineans)中扩增得到α-氨基酸酯水解酶基因aeh(GenBank登录号JF744990),核苷酸序列长度1 917 bp,编码638个氨基酸。序列比对和同源性分析显示,该酶与白纹黄单胞菌Xanthomonas albilineans str.GPE PC73的肽酶及地毯草黄单胞菌Xanthomonas axono-podis pv. citri str. 306的戊二酰-7-氨基头孢烷酸酰化酶氨基酸序列相似性最高,分别为91%和83%,系统进化分析表明,该酶与白纹黄单胞菌Xanthomonas albilineans str. GPEPC73的肽酶亲缘性最高。基于预测的三维模型,对高度柔性的位点进行饱和突变,从282株突变体中筛选得到3株T50较野生型高5°C以上的突变体。【结论】对红纹黄单胞菌AEH的氨基酸序列分析有助于探索同源蛋白的进化过程。对高度柔性位点进行饱和突变的策略可以用于提高热稳定性。     

基于多重计算设计策略提高枯草芽孢杆菌脂肪酶的热稳定性

提高酶的热稳定性是生物催化领域的热点和难点,计算机辅助的理性设计相比于传统的定向进化更加高效,在酶工程领域中的应用越来越广泛和深入。文中以枯草芽孢杆菌脂肪酶A为模式蛋白,首先,利用Rosetta-VIP计算设计对酶的结构空腔进行分析,选择了16个有利于结构空腔填充(ΔΔE0)的单点突变,并以突变位点的溶剂可及表面积和进化保守性为二次筛选依据,测定了其热稳定性与酶活性。有6个单点突变体(F17A、V74I、L114P、I135V、M137A、I157L)的热稳定性得到了提高,其中Tm值最大提高3.18℃。结果表明,单点突变体满足ΔΔE越低、蛋白溶剂可及表面积减少且符合序列保守性,则得到保留原有酶活力的正向突变的可能性越大。此外,将热稳定性提高的6个单点突变进行迭代组合突变,两点组合突变体的Tm最大提高4.04℃,三点组合突变体的Tm最大提高5.13℃,四点组合突变体的Tm提高了7.30℃,六点组合突变体的Tm提高了7.43℃。因此,基于酶的分子结构的空腔分析、溶剂可及表面积及氨基酸序列保守性计算的多重虚拟筛选方法,可有效提高酶的热稳定性。     

双启动子对重组溶源性枯草杆菌中外源蛋白表达的增强作用

探讨了双启动子对基于溶源性噬菌体构建的重组枯草杆菌中外源蛋白表达的影响。分别将不含或含有本身启动子的α-淀粉酶基因(来源于Bacillus amyloliquefaciens)和青霉素酰化酶基因(来源于Bacillus megaterium)克隆到溶源性枯草杆菌中,得到重组菌B.subtilisAMY1,B.subtilisAMY2,B.subtilisPA1以及B.subtilisPA2。由于同源重组,所克隆的片段整合到溶源性枯草杆菌中的噬菌体基因组上,并处于噬菌体强启动子的下游。在重组菌AMY1和PA1中,在热诱导的情况下外源基因的转录只受到噬菌体启动子的作用,而在重组菌AMY2和PA2中,在热诱导下外源基因的转录同时受到噬菌体启动子和基因本身所带启动子的作用。双启动子的应用使重组α-淀粉酶的表达量提高了133%,使重组青霉素酰化酶的表达量提高了113%。     

重离子诱变枯草芽孢杆菌高产复合酶菌种的筛选

重离子诱变作为一种新型高效的辐照诱变方式,具有突变率高、突变谱广、突变体稳定等特点。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)因具有多种水解酶活力而广泛应用于工业生产,虽然经过多次诱变和改造,其酶活力不断提高,但其复合酶活力仍有提升空间。同时,多次同种诱变剂的使用容易导致菌种产生"抗性",酶活力提高不大。为此,本研究首次利用不同剂量¹²C⁶⁺重离子束对枯草芽孢杆菌20076进行辐照诱变。诱变后通过透明圈初筛和酶活力验证复筛方式选育出一株复合酶活力较高的菌株B. subtilis KC-1。与原始菌株相比,其发酵液滤纸酶活力、内切葡聚糖酶活力、β-葡萄糖苷酶活力、外切葡聚糖酶活力、蛋白酶活力和α-淀粉酶活力分别提高了20. 2%、79. 6%、98. 2%、7. 4%、10. 4%和27. 4%。11代遗传稳定性实验结果表明该突变株具有良好的稳定性。     

长野芽孢杆菌普鲁兰酶的同源建模及三维结构分析

普鲁兰酶(Pullulanase)是脱支酶,因其能水解葡聚糖的α-1,6-糖苷键而有不同的工业应用潜力。本研究通过同源建模和分子对接的方法对长野芽孢杆菌(Bacillus naganoensis)普鲁兰酶进行建模及其三维结构分析,表明该酶由CBM41-X45aX25-X45b-CBM48-GH13_14多结构域组成,酶蛋白中心形成其催化区,催化区的Asp619、Glu648和Asp733三个残基构成酶的催化三联体。同时,通过柔性对接研究了酶与底物分子相互作用的关系,并预测构成酶的活性中心相关氨基酸残基,为进一步改良酶的特性提供重要的理论依据。     

过氧化氢酶Ⅰ结构延伸突变改善酶热稳定性的初步研究

嗜热脂肪芽孢杆菌过氧化氢酶Ⅰ及其取代突变酶８８（２５）的延伸突变是指在酶蛋白的Ｃ末端上连接一段随机肽链,从而改变了酶蛋白的结构．研究结果表明,这种延伸突变的方法非常有效地提高了酶的热稳定性,并且随机肽链的疏水性与其对应的延伸突变体酶的热稳定性呈现一定的负相关性,即随机肽链的疏水性越高,对应的突变体酶热稳定性越低     

果胶酶pelB基因片段克隆及序列分析

根据GenBank上登录的果胶酶基因保守序列设计引物,从本实验室已筛选的一株具有降解果胶质功能的枯草芽孢杆菌S-1中克隆到了pelB基因片段,pelB与pMD20-T载体连接后转化到大肠杆菌JM109中,测序并构建进化树分析.结果表明,其序列与来源于Bacillus sp.果胶裂解酶pel-15和pelA的同源性分别为40.98%和39.20%;与Bacillus Pumilus的pelB一致性为40.32%.推断此pelB为类似果胶酶基因片段.     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)AS1.127的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由1982bp的单一开读框架组成。由DNA序列推测出的前体酶蛋白由659个氨基酸组成,N-端33个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由626个氨基酸组成,分子量为68.676kD。该淀粉酶属糖化型α-淀粉酶。并与枯草杆菌(B.subtilis)168产生的糖化型α-淀粉酶之间有83.3%的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的N-端3/4的同源性为90.4%,而C-端1/4的同源性只有70%。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。