里氏木霉纤维二糖水解酶Ⅱ在毕赤酵母中的高效表达

本工作采用巴氏毕赤酵母Pichiapastoris表达系统进行了里氏木霉Trichodermareesei纤维二糖水解酶Ⅱ(CellobiohydrolaseII)的表达。用RT-PCR的方法从经稻草粉诱导的里氏木霉培养物中分离出纤维二糖水解酶Ⅱ的基因,将其插入到巴氏毕赤酵母的表达载体pPICZαA中,并使之处于α-因子信号肽序列的下游,得到重组质粒pPICZαA-cbh2。通过电穿孔的方法用线性化的pPICZαA-cbh2转化巴氏毕赤酵母GS115菌株,经过大量筛选后得到可以高效表达纤维二糖水解酶的毕赤酵母菌株P.pastorisCBHⅡ1。在甲醇诱导的条件下培养P.pastorisCBHⅡ1,培养液中的CMC活性可达到3.82U/mL,SDS-PAGE分析结果表明纤维二糖水解酶在P.pastorisCBHⅡ1中的表达量远远高于里氏木霉。对表达产物进行了LC-MS分析,结果表明所表达的蛋白为里氏木霉的纤维二糖水解酶。     

高效转化法定向进化里氏木霉的纤维素酶

优化了根癌农杆菌介导的里氏木霉的转化方法,得出转化的最适条件:共培养pH 5.3、共培养温度24℃、乙酰丁香酮浓度200μmol/L、根癌农杆菌OD660值0.8、里氏木霉孢子预萌发时间3 h。此时转化率为13 000个转化子(以107个里氏木霉孢子计),是未优化条件下的27倍以上。利用此高效转化法,结合强化纤维二糖水解酶基因II表达的操作,从324个转化子中筛选到了1株优良的里氏木霉转化子C10,发酵5 d后,纤维二糖水解酶活力达(122.44±5.91)U/m L,是初始菌株的5.4倍;滤纸酶活力达(28.92±2.45)IU/m L,是初始菌株的4.3倍。与初始菌株所产纤维素酶相比,转化子C10所产纤维素酶降解玉米秸秆和稻草的能力有明显的提高。本研究为里氏木霉的基因工程改造及其纤维素酶的定向进化提供了有价值的实验数据。     

酶法制备功能性纤维低聚糖的研究

研究里氏木霉(Trichoderma reesei)Rut C30纤维素酶单一组分EGI、EGII和CBHI降解纤维素的机理及纤维低聚糖酶法制备技术,进而初步研究纤维低聚糖对青春双歧杆菌的增殖作用。以内切葡聚糖酶EGII酶法制备纤维低聚糖,每克纤维素最佳酶用量1 U,最佳酶解时间90 min,制备得到的纤维低聚糖中纤维二糖、纤维三糖和纤维四糖占总糖的比例分别为43.8%、34.8%和7.9%。以纤维二糖、纤维低聚糖为C源增殖青春双歧杆菌,菌体质量浓度增殖倍数分别为2.14、2.84。     

东方肉座菌EU7-22纤维素酶基因的克隆及序列分析

东方肉座菌EU7-22与XC-9、里氏木霉、康宁木霉、黑曲霉、斜卧青霉进行产纤维素酶比较,结果表明菌株EU7-22具有较高的产纤维素酶能力及完整的纤维素酶系.根据里氏木霉和绿色木霉的外切葡聚糖酶,内切葡聚糖酶及β-葡萄糖苷酶相关基因序列,设计引物PCR扩增出菌株EU7-22 cbhⅠ、cbhⅡ、egⅠ、egⅡ及bgl Ⅰ.基因序列经NCBI Blast分析表明,cbhⅠ与绿色木霉cbh1基因(FJ871063)同源性最高达99％;cbhⅡ与康宁木霉cbh2基因(DQ504304)同源性最高达99％;eg Ⅰ与长枝木霉egl基因(GU144298)同源性最高达99％;egⅡ与绿色木霉eg2基因(EF602036)同源性最高达99％;bglⅠ与菌株Trichoderma sp.SSL bgl基因(FJ040193)同源性最高达100％.5种纤维素酶基因编码的相应氨基酸序列与其他木霉纤维素酶的氨基酸序列相似性也非常高.对上述纤维素酶基因编码的相应蛋白的分子量、等电点、N-糖基化位点、信号肽序列进行分析;对纤维素结合区及糖基水解酶家族特征结构区进行了定位;用SWISS-Model模拟了酶蛋白的三级结构.     

筛选最佳生物质材料诱导里氏木霉生产纤维素酶

本研究用小麦、芒草、水稻这三种低木质素突变株材料作为新型诱导物筛选的对象,对三种木质纤维素材料进行成分分析,然后利用它们分别作为诱导物诱导里氏木霉生产纤维素酶,对其诱导产生的酶活力,胞外蛋白含量,糖化能力进行比较。结果表明,对里氏木霉产纤维素酶诱导效果最好的是水稻H*14、芒草W56、小麦Q142。相比于玉米秸秆作为诱导物,水稻H*14单独诱导里氏木霉β-葡萄糖苷酶效果最好,β-葡萄糖苷酶酶活提高了75.2%,滤纸酶活提高了86.6%。相比玉米秸秆作为诱导物,芒草W56单独诱导里氏木霉木聚糖酶的效果最好,木聚糖酶酶活力提高了9.93%,内切葡聚糖酶酶活也提高了30.8%。相比玉米秸秆作为诱导物,小麦Q142诱导里氏木霉的外切葡聚糖酶酶活效果最好,里氏木霉的外切葡聚糖酶酶活提高了88.6%。本研究发现低木质素的木质纤维素材料作为诱导物对里氏木霉诱导产酶效果较好,并且促进真菌胞外蛋白的分泌,诱导纤维素酶酶系平衡分泌,使得纤维素酶糖化水解能力的提高。该研究为今后纤维素酶工业化生产提供参考和帮助。     

哈茨木霉A25-2纤维二糖水解酶玉基因的克隆及其编码催化功能域的序列在绿色木酶HP35-3中的表达

本研究从哈茨木霉(Trichoderma harzianum) A25-2总RNA中利用RT-PCR的方法扩增到其纤维二糖水解酶I基因的cDNA序列,并对该基因编码的氨基酸序列进行分析,得到cbhI基因中编码催化功能域的序列。将催化功能域编码序列克隆到表达载体pCP-GH中,用PEG-CaCl2介导的原生质体转化方法将重组质粒转化到绿色木霉(Trichoderma viride) HP35-3中,筛选得到12个转化子。以p-NPC为底物,测定了该12个转化子的酶活力,获得比活力最高的转化子Tv/CDHl-CBM-5,其纤维二糖水解酶活力是HP35-3的3.8倍。SDS-PAGE分析表明,绿色木霉表达了导入的含A25-2纤维二糖水解酶I催化功能域的编码序列。     

里氏木霉GH61家族糖苷酶的高效表达及酶学特性研究

【目的】GH61家族糖苷水解酶具有葡聚糖氧化酶活性,通过对葡聚糖链的随机氧化而破坏木质纤维素的结晶结构,从而使木质纤维素容易被纤维素酶降解。重组表达、纯化获得里氏木霉的GH61家族糖苷水解酶(TrGH61,原名为EGⅣ),并研究其在纤维素酶水解木质纤维素中的作用。【方法】通过Overlap PCR将里氏木霉丙酮酸脱羧酶的启动子、纤维二糖水解酶cbh1的信号肽、EGⅣ基因和PDC终止子依次连接构建了里氏木霉的表达盒,通过该表达盒使TrGH61蛋白基因整合到里氏木霉的基因组DNA上进行同源表达。研究表达产物TrGH61的水解活性、与纤维素酶水解协同效应,以及TrGH61作为金属氧化酶的特性研究。【结果】在PDC启动子的作用下,TrGH61得到高效表达,摇瓶培养的表达量达到2.33 g/L。TrGH61有微弱的内切葡萄糖苷酶活性,比活力为0.02 IU/mg,但能显著提高纤维素酶水解稻草粉的活性,协同度最高可达1.998。低浓度的金属离子Cu2+、Co2+和还原性电子供体还原型谷胱甘肽、L-抗坏血酸、焦性没食子酸均能显著促进其水解效应。TrGH61能够降低稻草粉纤维素聚合度和结晶度。【结论】通过PDC启动子可以实现TrGH61蛋白高效组成型表达,TrGH61作为纤维素酶活性促进因子,通过破坏纤维素结晶结构作用机制协同增强纤维素酶水解木质纤维素。     

纤维素酶滤纸酶活测定方法的改进

微生物的纤维素酶是多组分的酶系。用粘度法测CX酶活(内切β-1,4-葡聚糖酶)和以水杨苷等为底物测定β-葡萄糖苷酶活都能不受其它组分的影响而准确测得～纤酶系中这两个组分的活力。在菌种选育和酶的生产中,主要需了解一纤酶系作用于纤维性材料时产生还原糖的能力,这是C1酶(外切β-1,4-葡聚糖纤维二糖水解酶)与上述     

红色荧光蛋白在丝状真菌里氏木霉中的表达

目的:建立红色荧光蛋白在里氏木霉中的表达方法,为深入研究里氏木霉中纤维素酶的合成机理打下基础。方法:采用PCR方法分离了里氏木霉纤维二糖水解酶Ⅰ(CBHⅠ)的启动子(Pcbh1)和终止序列(Tcbh1),将这两个片段与红色荧光蛋白(DsRed)的基因连接,得到Pcbh1-DsRed-Tcbh1表达盒。用此表达盒和质粒pAN7-1对里氏木霉QM9414的原生质体进行共转化,并用含100μg/ml潮霉素B的选择性平板进行筛选。结果:经筛选得到20个抗性转化子,在乳糖的诱导下有5个转化子可以表达红色荧光蛋白。对插入片段进行了扩增和序列测定,结果表明DsRed通过同源重组整合到了转化子的基因组DNA上,并处于cbh1启动子的下游。结论:通过cbh1启动子可以实现红色荧光蛋白在里氏木霉细胞内的稳定表达。     

木霉内切葡聚糖酶的研究现状及应用

木霉因其能有效地生产纤维素酶,并且具有很高的降解纤维素能力而备受关注。其中木霉纤维素酶由内切β-1,4-葡聚糖酶(EC.3.2.1.4)、外切β-1,4-葡聚糖酶(EC.3.2.1.91)和β-葡萄糖苷酶(EC.3.2.1.21)三种酶组成,而内切葡聚糖酶能够随机作用于纤维素长链内部,将纤维素降解成小分子多糖,是纤维素酶系中重要的组成部分。近几年,主要木霉内切葡聚糖基因被克隆与分析,同时通过有效的方法进行异源表达,使其能够得到高效利用。本文综述了内切葡聚糖酶的结构、特性和催化机制,内切葡聚糖酶基因的生物信息学特点,基因在不同宿主体内表达和改造,以及内切葡聚糖酶在工业中应用的最新研究进展,并且提出了一些尚需深入研究的问题,为以后的研究提供参考。     

里氏木霉(Trichoderma reesei)分泌组的预测及分析

[目的]里氏木霉是一种重要的产纤维素酶工业用菌种,研究其分泌组特性具有现实意义.[方法]应用生物信息学方法对里氏木霉基因组中9997个开放阅读框(ORF)所编码的氨基酸序列进行了分析,获得了294条可能的分泌蛋白序列,并且按功能对其进行了分类,同时用搜索模体的方法在未知功能的序列中找到具有关键模体的序列,初步确定其潜在的功能.对获得的分泌蛋白的信号肽序列进行了分析.[结果]里氏木霉分泌组中有188种水解酶,包括114种糖苷水解酶、42种蛋白水解酶和11种脂类水解酶等;在糖苷水解酶中包括已报道的22种纤维素酶和15种几丁质酶等,以及30条具有潜在纤维素酶功能的蛋白序列.信号肽序列分析结果表明其同源性较低,而在信号肽酶切位点附近则相对保守.[结论]通过该预测和分析开拓了里氏木霉的研究空间,为今后的研究奠定了理论基础.     

SARS-CoV-2中和纳米抗体在里氏木霉中的重组表达北大核心CSCD

基于骆驼科动物单链抗体VHH结构域的纳米抗体具有分子量小、结构简单、溶解性好、稳定性强等多种优势,可通过吸入给药,在呼吸道病毒的防控中具有重要应用价值。里氏木霉是食品级的蛋白质生产宿主,其纤维素酶分泌量可达到80 g/L以上,有望用于药物蛋白的低成本生产。文中在密码子优化的基础上,使用组成型强启动子Pcdna1,实现了SARS-CoV-2中和纳米抗体Nb20在里氏木霉中的重组表达。将Nb20与里氏木霉纤维二糖水解酶CBHⅠ的N端片段融合表达,并在二者间引入胞内KEX2蛋白酶切位点,于葡萄糖培养基中摇瓶发酵48 h可生产出浓度为47.4 mg/L的Nb20蛋白。重组表达的纳米抗体能够与SARS-CoV-2刺突蛋白的受体结合区相结合,有望用于新型冠状病毒的中和。以上结果显示,里氏木霉在纳米抗体的重组表达中具有一定的应用潜力。     

N-糖链加工影响里氏木霉形态发生并提高木质纤维素降解能力（英文）

【背景】烟曲霉α-1,2-甘露糖苷酶Msd S在高尔基体中将N-糖链Man8Glc NAc2加工为成熟分泌糖蛋白的糖型Man6Glc NAc2,有研究表明Msd S与烟曲霉的形态发生、细胞壁合成及蛋白质分泌密切相关;与烟曲霉不同的是,里氏木霉的成熟分泌糖蛋白上的N-糖链结构为Man8Glc NAc2,细胞却能正常生长,说明丝状真菌N-糖链的加工具有物种特异性,但其生物学意义不明。【目的】为研究N-糖链加工对里氏木霉细胞生长及蛋白质分泌的影响,本研究将烟曲霉Msd S转入里氏木霉中以改变其成熟分泌糖蛋白的糖型。【方法】构建带有烟曲霉msd S基因的重组质粒并转入里氏木霉中,获得msd S表达菌株Tr-Msd S,分析Tr-Msd S菌株的生长表型、N-糖组、蛋白质分泌途径和纤维素酶活性的变化。【结果】在里氏木霉msd S表达菌株Tr-Msd S中,分泌糖蛋白的主要糖型由出发株的Man8Glc NAc2转变为Man6Glc NAc2,细胞壁组分发生变化,但细胞壁完整性未受影响;与出发株相比,Tr-Msd S菌株产孢、出芽及分枝增多;另外,Msd S的表达还影响蛋白质分泌,在50°C时降解纤维素和β-葡聚糖的能力分别提高9.9%和32.2%。【结论】研究结果表明,N-糖链的加工可影响里氏木霉蛋白质,尤其是纤维素酶的分泌,干扰N-糖链加工可能是提高里氏木酶纤维素酶产量的新策略。     

内切葡聚糖酶高产菌株的诱变选育

【目的】建立里氏木霉(Trichoderma reesei)高产突变菌株的快速筛选方法,选育出高产内切葡聚糖酶的突变株。【方法】对里氏木霉T306菌株的初筛培养基进行优化,建立快速筛选方法;通过紫外诱变手段选育内切葡聚糖酶高产突变菌株,并对突变菌株的产酶培养基进行优化。【结果】在初筛培养基中添加浓度为0.1%(W/V)的乳糖、蛋白胨及脱氧胆酸钠有利于菌株的筛选。诱变后筛选出菌落形态发生明显变化的内切葡聚糖酶高产突变株0516,其羧甲基纤维素酶活力(CMC酶)较出发菌株提高了38.9%。其产酶培养基经优化后,得到最适碳、氮源分别为:乳糖1.50%、硫酸铵0.14%、尿素0.05%、蛋白胨0.10%,优化后CMC酶活力达64.2 U/mL,较优化前提高了2.3倍。【结论】建立了里氏木霉高产突变菌株的快速筛选方法,通过紫外诱变育种获得了产内切葡聚糖酶能力高且遗传稳定的突变株0516。     

利用红色荧光蛋白分析里氏木霉合成纤维素酶的机理

以红色荧光蛋白作为报告蛋白研究了里氏木霉的纤维素酶合成机理。构建了里氏木霉的表达盒,通过该表达盒使红色荧光蛋白的基因整合到里氏木霉的基因组DNA上,并受纤维二糖水解酶基因启动子的调控,得到重组菌株T.reeseiTR2。在不同的条件下培养T.reeseiTR2,红色荧光蛋白的表达情况可以反映在不同条件下里氏木霉合成纤维素酶的情况。在诱导的情况下,红色荧光蛋白随时间变化的情况与培养液中纤维素酶活性的变化相似,培养至36h后可以观察到荧光,并且不断增强,到菌丝自溶时荧光减弱。另一方面,诱导后里氏木霉菌丝的各个部位均可以观察到荧光,而且分布均匀,表明菌丝的各个部位在纤维素酶合成过程中所起的作用相同。在非诱导的情况下,培养时间较长时也可以观察到较弱的荧光,表明在此条件下里氏木霉仍可以合成少量的纤维素酶,这一结果为解释纤维素诱导里氏木霉合成纤维素酶的机理提供了另一个试验依据。     

黑曲霉纤维素酶的化学组成

本文测定的黑曲霉纤维素酶各组分均为糖蛋白,但含糖量和组成各不相同,含糖量分别为：β－葡萄糖苷酶１１．３％,内切β－葡聚糖酶１１．８％,β－葡聚糖纤维二糖水解酶ＣＢＨ—１７．２％、ＣＢＨ－Ⅱ５．８％。各酶组分的氨基酸组成有一定的差异,但也有一些共同之处,即都含有较多的酸性氨基酸（Ａｓｐ、Ｇｌｕ）,碱性氨基酸（Ｈｉｓ、Ａｒｇ）含量较低。分析酶组分间的相似性时发现,β－葡聚精纤维二糖水解酶的ＣＢＨ－Ⅰ组分与内切β－葡聚糖酶在各种氨基酸的含量上较为相似,而同属于β－葡聚糖纤维二糖水解酶的两个组分ＣＢＨⅠ和ＣＢＨ—Ⅱ在氨基酸的含量上有一定的差异。     

微生物1,3-1,4-β-葡聚糖酶蛋白质改造及工业应用研究进展

1,3-1,4-β-葡聚糖酶(E.C.3.2.1.73)是一种重要的工业用酶,其可以通过特异性切割毗邻β-1,3-糖苷键的β-1,4-糖苷键将β-葡聚糖或地衣多糖降解为纤维三糖和纤维四糖。微生物β-葡聚糖酶属于糖苷水解酶家族16,其三维结构为卷心蛋糕状的逆向β-片层结构。文中综述了近些年来β-葡聚糖酶在工业上的应用情况及酶蛋白质工程改造的研究进展,并对其研究前景进行了展望。     

东方肉座菌EU7-22木聚糖酶和木糖苷酶基因克隆及生物信息学研究

东方肉座菌EU7-22具有高产半纤维素酶的能力。根据已报道的同属里氏木霉及绿色木霉木聚糖酶,木糖苷酶相关基因序列,设计PCR引物扩增出东方肉座菌内切木聚糖酶(XYNⅠ,XYNⅡ)及β-木糖苷酶(β-BXL)基因。序列经NCBIBlast分析:东方肉座菌xynⅠ基因与里氏木霉xyn1基因(X69573.1)的同源性最高达到91%;xynⅡ基因与绿色木霉xyn2基因(EF079061)同源性最高达到93%;β-bxl基因与里氏木霉β-bxl1基因(Z69257.1)的同源性最高达到94%。生物信息学分析表明内切木聚糖酶Ⅰ和Ⅱ均属于糖基水解酶家族11,N末端前19个氨基酸均为信号肽。内切木聚糖酶Ⅰ分子量为24.13kD,等电点为7.87,含有3个糖基化位点;内切木聚糖酶Ⅱ分子量为24.44kD,等电点为4.86,含有1个糖基化位点;β-木糖苷酶属于糖基水解酶家族3,分子量为87.27kD,等电点为5.49,N末端前20个氨基酸为信号肽,含有8个糖基化位点。利用SWISS-Model对木聚糖酶,木糖苷酶蛋白质三级结构进行了预测和模拟。对木聚糖酶和木糖苷酶基因及其编码蛋白质的生物信息学分析,为进一步研究这些基因的表达与调控、构建高效利用纤维素组份的工程菌株奠定基础。     

红色荧光蛋白在丝状真菌里氏木梅中的表达

目的：建立红色荧光蛋白在里氏木霉中的表达方法,为深入研究里氏木霉中纤维素酶的合成机理打下基础。方法：采用PCR方法分离了里氏木霉纤维二糖水解酶Ⅰ（CBHI）的启动子（Pcbh1）和终止序列（Tcbh1）,将这两个片段与红色荧光蛋白（DsRed）的基因连接,得到Pcbh1-DsRed-Tcbh1表达盒。用此表达盒和质粒pAN7—1对里氏木霉QM9414的原生质体进行共转化,并用含100μg/ml潮霉素B的选择性平板进行筛选。结果：经筛选得到20个抗性转化子,在乳糖的诱导下有5个转化子可以表达红色荧光蛋白。对插入片段进行了扩增和序列测定,结果表明DsRed通过同源重组整合到了转化子的基因组DNA上,并处于cbh1启动子的下游。结论：通过cbh1启动子可以实现红色荧光蛋白在里氏木霉细胞内的稳定表达。