利用重组噬菌体诱导表达的大肠杆菌表达系统

将编码噬菌体T7RNA聚合酶的基因克隆至噬菌体M13mpl8RFDNA中,置于lac启动子的控制之下,得到了可表达T7 RNA聚合酶的重组噬菌体M13HEP。利用该噬菌体感染含T7启动子表达质粒的宿主菌以提供T7RNA聚合酶,可以诱导T7启动子控制下的外源基因的表达。该噬茵体诱导表达系统已成功地表达了多种外源基因,特别是一些表达产物对宿主菌有毒性的基因。同时,通过细菌接合将F',因子从大脑杆菌XL1-blue转至大肠杆菌HMS174,构建了新的大脑杆菌菌株HMSl74F,,使得T7表达质粒构建、表达及单链制备可以在同一菌株中完成,得到了一个完整的T7表达系统。     

高效合成番茄红素酿酒酵母菌株的构建

番茄红素作为一种高附加价值的萜类化合物已受到国内外研究者的广泛关注。首先对酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae模式菌株S288c和YPH499合成番茄红素的能力进行分析比较,结果表明YPH499更适合作为底盘细胞用于番茄红素的合成。随后比较组成型启动子GPDpr、TEF1pr和诱导型启动子GAL1pr、GAL10pr对番茄红素合成的影响,结果发现以GPDpr、TEF1pr作为番茄红素合成途径基因crtE、crt B和crtI的启动子,摇瓶发酵60 h后,番茄红素产量为15.31 mg/L;以GAL1pr和GAL10pr为启动子时,其产量为123.89 mg/L,提高8.09倍。继续改造甲羟戊酸(MVA)途径,过量表达N-末端截短的关键酶基因t HMG1(3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶),番茄红素产量为265.68 mg/L,单位菌体产量72.79 mg/g。文中所设计构建的异源表达番茄红素合成途径的酿酒酵母菌株单位细胞产量高,可以进一步改造和优化后用于番茄红素的工业化生产。     

重叠延伸PCR克隆三孢布拉霉carRA基因及其功能活性检测系统的构建

三孢布拉氏霉菌CarRA蛋白,既有番茄红素环化酶功能活性又有八氢番茄红素合成酶功能活性,为了对CarRA蛋白进行双功能活性分析,及探测CarRA蛋白的番茄红素环化酶功能活性位点,构建了在大肠杆菌体内通过颜色互补检测两种酶活性的系统。通过重叠延伸PCR的方法克隆得到了carRA基因,并构建原核表达载体pET28a-carRA,与携带crtI/crtB/crtE基因簇的质粒pAC-LYC共转化BL21(DE3),验证番茄红素环化酶功能活性;与以pAC-LYC为基础构建的携带crtI/crtE基因簇的质粒pAC     

乳糖代替IPTG诱导己糖激酶在大肠杆菌中的表达

构建了己糖激酶GLK高效表达的工程菌株BL21(DE3)/pET-glk,考察了乳糖代替IPTC诱导己糖激酶GLK在大肠杆菌BL21(DE3)中表达的可行性.实验结果表明,工程菌对数生长中期(OD<,600>约为1.0)添加终浓度为10 g/L的乳糖于25℃的条件下诱导6 h能获得最大量的目的蛋白和菌体量,目的蛋白表达...     

累积番茄红素的大肠杆菌工程菌及其培养条件的研究

噬夏孢欧文氏菌番茄红素合成相关基因crtE, crtB, crtI同时克隆进表达载体pET-15b构建pET-15bcrtIEB,将该重组质粒转化E.coliBL21(DE3)构建工程菌,IPTG诱导工程菌累积红色色素,经HPLC和吸收光谱分析,工程菌中合成的色素为番茄红素。研究了碳源、金属离子、培养温度、诱导剂浓度、诱导时间等参数对工程菌生长及色素累积的影响,确定了合适的培养条件：培养基为改良LB培养基（蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、麦芽糖5g/L、MgCl2 0.1g/L,NaCl 10g/L）;起始培养温度为37℃;培养至OD600为0.6左右时加入IPTG,终浓度为0.5mmol/L,诱导温度降至30℃;诱导时间为14h。发酵完成后工程菌的生物量（干重）为3.45g/L,番茄红素的最高含量可达5.8mg/gDW。     

稳定表达MVA途径基因提高番茄红素产量

萜类化合物的直接前体物质异戊烯焦磷酸(IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸酯(DMAPP)可以由2-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸途径(MEP途径)和甲羟戊酸途径(MVA途径)合成。在已经优化MEP合成途径、番茄红素合成途径关键基因表达的重组大肠杆菌LYC101中,引入MVA途径基因,进一步提高重组大肠杆菌合成萜类化合物的能力。质粒pALV23和pALV145是本实验室在研究MVA途径基因协调表达时,用核糖体结合位点(RBS)文库连接MVA途径各基因构建质粒文库,而筛选到的有效提高β-胡萝卜素产量的质粒。首先比较了两个质粒分别在低产和高产番茄红素的菌株中对番茄红素合成的影响。结果表明,两个质粒在高、低产番茄红素的菌株中都可以有效提高番茄红素产量。在高产菌LYC101中pALV23比pALV145使番茄红素产量更高。然后,用CRISPR-Cas9系统辅助同源重组的方法,将MVA途经基因和启动子一共6.7kb的条带整合到LYC101菌株的染色体上,得到遗传稳定的菌株LYC102。LYC102的番茄红素产率达40.9mg/g,是出发菌株LYC101产率的2.19倍,比用质粒表达MVA途径基因的菌株提高了20%。在重组大肠杆菌中同时表达MVA途径和MEP途径,可以有效提高萜类化合物产率;文中构建了不含质粒的、遗传稳定的高产番茄红素菌株,为产业化合成番茄红素提供基础;同时构建平台菌株,可以用于其他萜类化合物合成。     

鼻咽癌侯选抑瘤基因BRD7原核表达载体的构建及其表达

BRD7基因是一个鼻咽癌侯选抑瘤基因,为了构建BRD7基因的原核表达载体并使其在大肠杆菌得到表达,设计了带有SalⅠ,NotⅠ酶切位点的引物,以已构建好的质粒pGEM-T Easy/BRD7为模板,用PCR扩增出BRD7基因的完整阅读框架,并用SalⅠ,NotⅠ酶切PCR产物和原核表达载体PGEX-4T-2,然后用T4 DNA连接酶将其连接,得到重组表达质粒PGEX-4T-2/BRD7,经双酶切鉴定和测序验证,表达载体构建正确.重组表达质粒转化感受态大肠杆菌Jm105后用IPTG诱导,成功表达了一分子质量约为90 ku的融合蛋白;37℃诱导4 h后,SDS-聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳后,经扫描分析该融合蛋白产量占菌体蛋白总量28.48%, 蛋白质印迹(Western-blot)证实了该融合蛋白的表达获得成功.这为BRD7基因的蛋白纯化及抗体制备,进一步开展其功能研究奠定了基础.     

T7 RNA聚合酶基因表达系统在鱼腥藻7120中构建及hG-CSF的表达

外源基因的表达效率低是蓝藻基因工程发展的瓶颈之一,T7 RNA聚合酶表达系统实现了大肠杆菌中外源基因的高效表达,蓝藻与大肠杆菌同为革兰氏阴性菌,具有较高的遗传同源性,在蓝藻中构建T7 RNA聚合酶表达系统有可能提高外源基因在蓝藻中的表达效率。为了在鱼腥藻7120中构建T7 RNA聚合酶表达系统,采用重叠延伸PCR技术和酶切连接等方法构建能够表达T7 RNA聚合酶的定点整合载体pEASY-T1-F1-TacT7RNAPCmR-F2以及由T7启动子驱动hG-CSF基因表达的穿梭表达载体pRL-T7-hG-CSF;采用电击转化法将定点整合载体导入野生型鱼腥藻中,通过三亲接合的方法将穿梭表达载体转入已定点整合T7 RNA聚合酶的转基因鱼腥藻中。利用PCR技术鉴定外源基因在蓝藻中的存在;RT-PCR方法检测外源基因在蓝藻中的转录情况;Western blotting实验检测外源基因在蓝藻中的蛋白表达情况。结果表明两种载体构建成功,T7 RNA聚合酶基因和hG-CSF基因被转入鱼腥藻中,两个基因均在藻中表达,T7 RNA聚合酶表达系统在鱼腥藻中构建成功,与传统蓝藻表达系统相比,文中在鱼腥藻中构建的T7表达系统使hG-CSF基因的表达量提高2倍。该表达系统将为蓝藻基因工程的应用提供更优的工具,将促进蓝藻作为底盘细胞在合成生物学等领域的发展。     

耐辐射奇球菌crtI基因缺失突变株的构建及其功能研究

利用PCR方法和体内同源重组技术,对耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中控制色素合成的关键基因———crtI进行缺失突变,成功获得红色色素缺失突变株M61。对突变株分别进行不同剂量电离辐射(IR)和不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,突变株M61对电离辐射的抗性降低;对过氧化氢的敏感性明显上升,在高浓度H2O2条件下表现异常敏感。HPLC分析结果显示,crtI基因的完全缺失对色素合成途径产生重要影响,导致番茄红素和其他红色类胡萝卜素的合成被抑制。证明crtI基因是耐辐射奇球菌中控制红色类胡萝卜素合成的一个关键基因。为阐明耐辐射奇球菌中类胡萝卜素参与的抗辐射和抗氧化机制奠定了一定基础,为进一步研究类胡萝卜素在耐辐射奇球菌中的合成途径及功能提供了思路。     

甲羟戊酸途径限速步骤研究及其在产番茄红素重组大肠杆菌中的应用

甲羟戊酸途径(MVA途径)被引入重组大肠杆菌中,能够提高重组大肠杆菌中萜类化合物的合成能力。但因重组大肠杆菌中萜类化合物合成途径中间产物积累,导致细胞生长和萜类化合物合成受到限制。本研究在稳定表达MVA途径以及优化2-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸途径(MEP途径)、番茄红素合成途径关键基因表达的重组大肠杆菌LYC103中,用质粒高表达MVA途径和番茄红素合成途径关键基因,挖掘该途径的限速步骤。结果表明,ispA、crtE、mvaK1、idi和mvaD基因过表达后,细胞生长没有明显变化,番茄红素产量依次提高了13.5%、16.5%、17.95%、33.7%和61.1%,说明这几个基因可能是合成番茄红素的限速步骤。mvaK1、mvaK2、mvaD三个基因在同一操纵子上,用mRNA稳定区(RNA stabilizing region)进行启动子文库(mRSL)调控mvaK1,相当于对3个基因同时调控。用高效基因组编辑技术(CAGO)对mvaK1基因的mRNA稳定区进行启动子文库的调控,得到菌株LYC104。番茄红素产量与对照菌株LYC103相比增加了2倍,细胞生长提高了32%。然后,利用CRISPR-Cas9技术在染色体lacZ位点整合idi基因,得到LYC105菌株。与出发菌株LYC103相比,细胞生长提高了147%,番茄红素产量增加了2.28倍。本研究在染色体上具有完整MVA途径的基础上,利用质粒高表达单个基因挖掘限速步骤,用同源重组方法整合限速基因、解除限速,为代谢工程构建高产菌株提供新策略。     

One step engineering of T7-expression strains for protein production: increasing the host-range of the T7-expression system

The T7-expression system has been very useful for protein expression in Escherichia coli. However, it is often desirable to over-express proteins in species other than E. coli. Here, we constructed an inducible broad-host-range T7-expression transposon, which allows simple one-step construction of T7-expression strains in various species, providing the option to over-express proteins of interest in a broader host-range. This transposon contains the T7 RNA polymerase driven by the lacUV5 promoter, which is repressed by the lac-repressor. Leaky expression is prevented by the presence of T7-lysozyme on this construct. The complete T7-expression system is flanked by mariner transposon repeats of the suicidal R6Kgammaori plasmid, pBT20-Deltabla. Stable integration of the whole system is possible by a one-step selection for a Flp-excisable Gm(R)-marker. We showed the engineering of E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Erwinia carotovora, Salmonella choleraesuis, Agrobacterium tumefaciens, and Chromobacterium violaceum strains with this construct and demonstrated the expression of the Burkholderia pseudomallei Asd protein in these hosts, by induction with isopropyl-beta-d-thiogalactopyranoside (IPTG).     

Broad host range, regulated expression system utilizing bacteriophage T7 RNA polymerase and promoter

An IPTF-regulated broad host range expression system was constructed using compatible broad host range plasmids, the T7 RNA polymerase, and T7 promoter sequences. The system is implemented by the coexistence of two plasmids. The first contains the T7 RNA polymerase gene under the control of lacl or lacl(q) genes and lacUV5 promoter. The second encodes the T7 promoter upstream of a multicloning site. IncP1 or IncP4 T7 promoter plasmids, and IncP1, IncP4 or IncW T7 RNA polymerase plasmids were constructed. The expression from the IncP1 promoter plasmids in the presence of the IncP4 polymerase plasmids was tested by in vivo lacZ fusions and vivo labeling of proteins. In this combination, the use of lac(q) improves the regulation levels in Escherichia coli, whereas, in Pseudomonas phaseolicola, a 28.5-fold regulation was obtained with lacl, Although the level of lacZ expression from the T7 promoter in P. phaseolicola is low compared with E. coli, it is similar to levels obtained with the pm promoter in Pseudomonas putida when the differences in the copy number of the expression vectors are taken into consideration (c) 1993 Wiley & Sons, Inc.     

原核表达系统T7RNA聚合酶/启动子在真核细胞中表达目的基因的实验研究

将目前高表达水平强大的原核表达系统之一T7 RNA聚合酶/启动子表达系统通过一系列改进引入真核细胞.通过转染真核细胞实验表明,采用真核启动子CMV调控T7 RNA聚合酶的表达和在T7启动子下游插入EMCV IRES序列两种解决方案能使该原核表达系统在真核细胞高效表达目的基因,且能适应不同的真核细胞环境,是一良好的细胞类型非依赖的表达体系.     

T7噬菌体转运真核表达载体入胞表达平台的构建

[目的]构建携带锚定序列的真核表达载体,研究T7噬菌体识别、包裹和转运真核表达载体进入细胞实现蛋白表达的可行性,为DNA疫苗研发建立新的技术平台.[方法]本研究通过重叠延伸PCR方法获得候选锚定序列并插入真核表达载体;建立荧光定量PCR方法比较T7噬菌体识别、包裹真核表达载体的效率;激光共聚焦显微镜观察T7噬菌体转运真...     

含翻译增强子的表达载体pSC34的构建及初步应用

１９８８年Ｏｌｉｎｓ［１］发现Ｔ７噬菌体基因１０的先导序列（Ｔ７ｇ１０Ｌ）具有明显的促进基因翻译的作用．本文构建了含Ｔ７ｇ１０Ｌ的表达载体ｐＳＣ３４,并尝试表达了几个不同类型的基因．１材料与方法１．１菌株大肠杆菌菌株ＴＡＰ１０６为本室储存．ＴＡＰ１０...     

Bacteriophage T7 RNA polymerase-directed, inducible and tissue-specific over-expression of foreign genes in transgenic plants

A widely applicable bacteriophage T7 RNA polymerase-directed, tissue-specific and inducible over-expression of foreign genes in transgenic plants was developed. This was achieved through the simultaneous transformation of a modified T7 RNA polymerase to specifically transcribe the foreign gene placed under the control of T7 expression signals. The T7 RNA polymerase recognized the chimeric uidA gene integrated randomly into tobacco and rice genomes. Results from the use of six different promoters with different tissue specificities indicated that the recombinant protein was expressed at a several-fold (3-10-fold) higher level when compared with transgenes expressed directly under the control of these tissue-specific promoters. An important feature of the T7 system in plants was the near-uniform expression in the independently transformed plants, in contrast with the large variations observed in transgene expression under the direct control of plant promoters. In addition, our results demonstrated the application of the T7 system in the regulation of transgene expression through chemically inducible mechanisms. This versatility of controlled and regulated expression offers a powerful tool that could be used in various programmes in plant biotechnology and genomic studies.     

Molecular cloning and sequencing of mcrA locus and identification of McrA protein inEscherichia coli

The Mcr systems (previously known as Rgl systems) ofEscherichia coli recognize and cleave specific sequences carrying methylated or hydroxymethylated cytosines. We have cloned the mcrA gene and determined its nucleotide sequence. An 831 base pair sequence encodes the McrA protein. Analysis of the sequence data reveals that there arc additional ORFs internal to the above. A phage T7 expression system was used to determine the protein products encoded by the cloned mcrA gene. The results clearly show that a 31 kDa polypeptide is responsible for McrA activity. This is in agreement with the molecular weight deduced from sequence data. McrA protein was found to be localized in the outer membrane ofEscherichia coli. To our knowledge this is the first restriction enzyme localized in the outer membraneof Escherichia coli. Presented in part at the Second New England Biolabs Workshop on Biological DNA Modification, September, 1990, Berlin     

基于T7表达系统的洋葱伯克霍尔德菌G63脂肪酶同源高效表达

为实现对洋葱伯克霍尔脂肪酶的可控高效表达, 将目前被广泛使用的T7重组蛋白高效表达系统移植到洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)G63中进行脂肪酶同源表达。首先采用PCR从大肠杆菌BL21(DE3)中得到T7 RNA 聚合酶基因(T7 RNAP)并将其克隆到致死质粒pJQ200SK上, 然后在T7 RNAP 前后各加入500 bp用于同源重组的片段, 再通过三亲本杂交把T7 RNAP整合到B. cepacia基因组上, 使T7 RNAP受到脂肪酶基因(lipA)启动子调控。接着把lipA和它的伴侣基因lipB单独或全部克隆到载体pUCPCM和pBBR22b上, 构建出pBBR22blipAB、pBBR22blipA、pUCPCMlipAB、pUCPCMlipA、pUCPCMΔlipAlipB、pUCPCMΔlipA、pUCPCMΔlipB七种表达质粒, 通过电转化将上述表达质粒转化到含T7 RNAP的B. cepacia宿主菌中, 最终得到一系列脂肪酶基因工程菌。通过摇瓶诱导发酵发现含表达质粒pUCPCMlipAB的工程菌脂肪酶酶活最高, 达到607 U/mg, 与野生菌相比酶活力提高2.8倍, 并且除含pUCPCMΔlipB的工程菌外, 其它工程菌的脂肪酶酶活均有不同程度提高。野生菌与工程菌pUCPCMlipAB的发酵液经硫酸铵沉淀, Sephadex G-75凝胶过滤纯化后, 比酶活分别为29 984 U/mg和30 875 U/mg。以上结果表明, 构建的基于T7表达系统的B. cepacia脂肪酶基因工程能有效提高脂肪酶的表达量, 同时说明分泌信号PelB和增强转录的核糖体接合位点对脂肪酶的表达有促进作用。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶cDNA在T7 RNA多聚酶/启动子系统中专一性表达的研究

用PT7和pGP1—2质粒偶联表达系统,通过温度诱导(30～42℃),使温度敏感基因CI875失活;加入利福霉素选择性抑制E.coliRNA多聚酶的表达,从而使外源PEP羧化酶cDNA得到专一性的表达。产物经SDS—PAGE和Wesern杂交分析,表明该系统表达出两条PEP羧化酶带,分子量分别是78kD和80kD。