双碱性氨基酸内肽酶末端剪切修饰显著提高酶活及其高效水解大豆蛋白

【目的】将酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和毕赤亚库德里亚夫泽维(Pichia kudriavzevii)来源的双碱性氨基酸内肽酶基因sckex2和pkkex2克隆到大肠杆菌(Escherichia coli)BL21中,实现双碱性氨基酸内肽酶的异源表达,研究重组酶的酶学性质及其与碱性蛋白酶的协同高效水解大豆蛋白释放出小分子活性肽的作用。【方法】按照大肠杆菌的密码子偏好性,对S.cerevisiae和P.kudriavzevii的kex2基因进行优化,分析KEX2蛋白的非功能区域,对其C-末端、N-末端氨基酸进行剪切修饰获得4种突变酶基因sckex2?3、sckex2?4、pkkex2?3和pkkex2?4,构建在载体pGEX-6P-1上,转入E.coli BL21感受态细胞中,经DNA测序验证,获得重组菌株E.coli BL21/pGEX-ScKEX2?3、E.coli BL21/pGEX-ScKEX2?4、E.coli BL21/pGEX-PkKEX2?3和E.coli BL21/pGEX-PkKEX2?4。利用GST亲和层析柱和PreScission蛋...     

多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)β-葡萄糖苷酶基因在大肠杆菌中的表达、纯化及酶学性质分析

从多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa1．794)中克隆得到β—葡萄糖苷酶基因bglA。将其构建在大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pET28a( )上,转化E．coli BL21,获得重组工程菌BL1979。重组表达的β—葡萄糖苷酶的酶活力达到24．7IU／mL,经镍柱纯化后的β—葡萄糖苷酶最适温度为37℃,最适pH值为7．0,该酶经纯化后纯度可达92．7％。用非变性梯度聚丙烯凝胶电泳发现该酶具有多种寡聚体形式,经荧光底物活性染色表明这些寡聚体均具有β—葡萄糖苷酶活性。     

芽孢杆菌N1碱性蛋白酶的克隆表达及酶学性质

【背景】蛋白酶广泛应用于制革行业中,酶法脱毛对环境污染较小,但蛋白酶对化学试剂的不稳定性及胶原降解活性限制了其工业应用。【目的】克隆芽孢杆菌(Bacillussp.)N1基因组的碱性蛋白酶基因,实现其在大肠杆菌中的异源表达,并对重组酶酶学性质及脱毛作用进行研究。【方法】利用基因组文库法克隆获得蛋白酶基因aprG,构建重组大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21(DE3)pLysS/pET-28a-aprG。异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达该重组酶,以福林酚显色法对其酶学性质进行研究,并将AprG作用于羊皮、兔皮和羽毛。【结果】克隆得到蛋白酶基因aprG,并实现其在大肠杆菌中的表达。重组酶AprG最适反应温度为50°C,最适反应pH为10.0。各种金属离子对AprG活性影响较小,且AprG对表面活性剂和氧化剂、还原剂的耐受性较强。底物特异性分析表明,该酶胶原活性较低。AprG对羊皮和兔皮作用显著,且降解羽毛效果明显。【结论】蛋白酶AprG在制革行业中具有良好的应用前景。     

一种来源于克劳氏芽孢杆菌的高碱性尿酸氧化酶的异源表达及重组酶性质分析

以碱性蛋白酶生产菌克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii)基因组DNA为模板PCR扩增获得尿酸氧化酶基因(BcU),插入原核表达载体pET28α中,构建表达载体pET-BcU,并转化大肠杆菌BL21(DE3)获得重组大肠杆菌BL21(DE3)/pET-BcU。经IPTG诱导,重组菌BL21(DE3)/pET-BcU表达出有活性的尿酸氧化酶,含空质粒的重组菌在同样条件下没有酶活。酶学性质分析显示,重组酶最适pH值为9.0,在pH值9.0～11范围内酶活几乎不变,是一种高碱性尿酸氧化酶。     

嗜碱性芽孢杆菌PB92碱性蛋白酶分别在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中表达

从Bacillus alcalophillus PB92中扩增出碱性蛋白酶基因Mapr,Mapr分别插入到大肠杆菌载体pET-22b( )和枯草芽孢杆菌载体pWB980中构建成重组分泌型表达载体pET22b( )-Mapr、pWB980-Mapr。碱性蛋白酶基因分别在大肠杆菌宿主BL21和枯草芽孢杆菌DB104中得到表达。SDS-PAGE分析,重组蛋白酶的分子量为28kD。在大肠杆菌,所得酶活为231U/ml,而在枯草芽孢杆菌,其酶活为1563U/ml。大概是由于碱性蛋白酶在枯草芽孢杆菌折叠成熟机制与大肠杆菌的不同造成的。     

地衣芽孢杆菌普鲁兰酶编码基因的鉴定

对地衣芽孢杆菌基因组序列分析显示。其中标注为amyX的基因可能编码普鲁兰酶。以PCR方法,从地衣芽孢杆菌染色体DNA中扩增出amyX基因蛋白编码区,插入大肠杆菌表达载体pET28aT7启动予下游。含重组质粒的大肠杆菌BL21（DE3）在IPTG诱导下表达出有活性的普鲁兰酶。酶学性质初步分析表明,重组普鲁兰酶最适反应温度为40℃,最适pH值为6．0。     

产碱假单胞菌脂肪酶的克隆表达及酶学性质研究

【目的】克隆产碱假单胞菌的脂肪酶基因,实现其在大肠杆菌中异源表达并进行酶学性质研究。【方法】通过基因文库构建和PCR,获得脂肪酶基因,并以pET30a(+)为表达载体、E.coli BL21(DE3)为宿主菌,在大肠杆菌中进行异源表达,表达产物经HisTrapTM亲和层析柱纯化后进行酶学性质研究。【结果】从产碱假单胞菌中克隆得到一个脂肪酶基因,大小为1 575 bp(GenBank登录号为JN674069)。该酶分子量为55 kD,最适底物为p-NPO,最适反应温度和pH分别为35°C、pH 9.0。重组酶经1 mmol/L的Cu2+处理30 min可使酶活提高至156%。在最适反应条件下重组酶的比活力为275 U/mg,Km和Vmax分别为80μmol/L和290 mmol/(min.g protein)。【结论】产碱假单胞菌脂肪酶基因的克隆与表达不仅积累了脂肪酶基因的资源,并为其在手性拆分中的应用奠定基础。     

定点突变改变近平滑假丝酵母SCRⅡ催化苯乙酮衍生物底物谱

【目的】通过定点突变技术,改变近平滑假丝酵母短链羰基还原酶Ⅱ(SCRⅡ)催化苯乙酮衍生物的功能,为数种手性芳香醇的生产提供一种高效、安全的新型制备方法。【方法】通过氨基酸序列和蛋白结构比对的方法,选择SCRⅡ的底物结合域中关键氨基酸位点E228实施突变,构建相应的突变株Escherichia coliBL21/pET28a-E228S;以苯乙酮衍生物为底物,对突变株的酶活和生物转化功能进行了分析。【结果】酶活测定结果表明:突变株E.coli BL21/pET28a-E228S催化原始底物2-羟基苯乙酮的酶活仅为原始酶活的25%左右;而催化苯乙酮、4’-甲基苯乙酮、4’-氯苯乙酮的酶活是突变前的7-20倍。突变株E.coli BL21/pET28a-E228S生物转化2-羟基苯乙酮,获得产物(S)-苯基乙二醇的得率不超过10%,而以苯乙酮、4’-甲基苯乙酮、4’-氯苯乙酮为底物时,生物转化产物光学纯度维持在99%,得率高达80%以上。【结论】对底物结合域中的关键氨基酸实施突变,提高了SCRⅡ催化苯乙酮衍生物的底物广谱性,拓展了该酶的生物功能,为理性改造短链羰基还原酶的不对称还原催化功能和手性芳香醇的制备提供了新型途径。     

来源于芽孢杆菌HJ14耐热酯酶的克隆表达、酶学性质及降解邻苯二甲酸二乙酯研究北大核心CSCD

【目的】克隆芽孢杆菌HJ14的酯酶基因Est Z1并利用大肠杆菌表达得到相应的酯酶,分析重组酯酶的酶学性质和对邻苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate,DEP)的降解。【方法】特异性扩增酯酶基因Est Z1并对其全长测序,分析其氨基酸序列。利用p EASY-E2表达系统将Est Z1转化到Escherichia coli BL21(DE3)中完成异源表达。根据组氨酸标签纯化Est Z1,研究其酶学性质并利用HPLC和LC/MS检测系统定性分析其对DEP的降解。【结果】Est Z1全长903 bp,编码300个氨基酸残基,蛋白分子量33.84 k Da。Est Z1氨基酸序列分析结果显示,与NCBI数据库收录的HSL-like家族酯酶相似度最高可达到98%。酶学性质分析结果显示,Est Z1可水解碳链长度较短的p-NP底物,最适底物为p-NPC4(p-NP butyrate)。Est Z1的最适p H和最适温度分别为9.0和50°C,并且在p H 7.0–9.5和40–70°C范围内保持50%以上的酶活,为耐热碱性酯酶。Est Z1对多数金属离子和化学试剂保有良好的抗性。Est Z1可将DEP水解生成相应的单酯和醇。【结论】本文报道了Bacillus sp.HJ14来源的酯酶基因并对其在大肠杆菌中表达获得的重组酶的酶学性质进行研究,Est Z1具有良好的碱性p H耐受性和热稳定性,能够部分降解DEP,本研究对邻苯二甲酸酯类的生物降解有一定的参考意义。     

两种L-天冬氨酸α-脱羧酶的表达与酶学性质分析

【目的】实现单核增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)和杰氏棒杆菌(Corynebacterium jeikeium)L-天冬氨酸α-脱羧酶基因在Escherichia coli中异源表达,纯化重组蛋白并对其进行酶学性质分析。【方法】依照E.coli的密码子偏好性优化来源于L.monocytotogens和C.jeikeium的pan D基因序列。人工合成后以此构建表达载体pET28a(+)-pan D_(Lm)和p ET28a(+)-pan D_(Cj),转化E.coli BL21(DE3),实现panD_(Lm)和panD_(Cj)基因的异源表达。利用亲和层析纯化获得携带组氨酸标签的纯酶后进行酶学性质研究,并考察底物对酶反应的影响。【结果】重组菌蛋白电泳分析结果表明,重组酶panD_(Lm)和panD_(Cj)均有自加工功能,裂解后形成了α亚基和β亚基。重组酶比酶活分别为8.9 U/mg和11.8 U/mg。两种酶的最适反应温度均为60°C,最适p H分别为7.0和6.0,它们都在30-50°C,酸性条件下较稳定。与目前研究最多的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)来源的Pan DC.g相比,Pan DL.m受底物天冬氨酸的抑制作用较小。【结论】panD_(Lm)和panD_(Cj)可在高温酸性条件下特异性转化L-天冬氨酸生成β-丙氨酸,其中panD_(Lm)受底物的抑制作用较小,具有一定的工业应用潜力。     

一株MAs (III)脱甲基菌株的分离及功能基因的研究

[目的] 分离并鉴定三价单甲基砷（MAs （III））脱甲基菌株,对MAs （III）脱甲基菌FJ-6中arsI基因进行克隆表达,并对arsI基因表达蛋白进行功能鉴定。[方法] 利用富集培养的方法分离MAs （III）脱甲基菌株,并通过形态学、生理生化特征和16S rDNA基因进化分析进行鉴定;HPLC-ICP-MS鉴定菌株转化MAs （III）的产物为三价砷（As （III））,对菌株FJ-6的基因组进行生物信息学分析,寻找潜在的MAs （III）脱甲基酶编码基因,通过PCR扩增获得arsI全长基因,构建重组质粒pET29a-arsI,转化大肠杆菌BL21（DE3）菌株进行异源表达,通过Ni²⁺-NTA亲和层析柱纯化异源表达的蛋白,以MAs （III）为反应底物,检测MAs （III）脱甲基酶ArsI的酶学特性。通过实时定量PCR观察arsI的表达类型。[结果] Bacillus aryabhattai FJ-6在12 h内能将1 μmol/L MAs （III）完全转化为As （III）。克隆得到MAs （III）脱甲基酶表达基因arsI,构建了pET29a-arsI重组质粒并进行了表达,ArsI蛋白分子量为17.4 kDa。ArsI纯化蛋白具有较高的MAs （III）脱甲基酶的活性;荧光定量PCR实验结果表明arsI受砷诱导表达。[结论] 明确了ArsI蛋白具有MAs （III）脱甲基酶活性。     

碱性蛋白酶SubC在枯草芽孢杆菌中的高效异源表达

【背景】碱性蛋白酶是工业用酶中占比最大的酶类,广泛应用于清洁、食品、医疗等行业。近期研究发现碱性蛋白酶在生产生物活性肽方面有巨大潜力,这将进一步拓宽其在保健食品领域中的应用。【目的】利用枯草芽孢杆菌异源表达地衣芽孢杆菌来源的碱性蛋白酶SubC。【方法】通过筛选3种枯草芽孢杆菌宿主菌株(Bacillus subtilis 1A751、MA07、MA08)和6种信号肽(AmyE、AprE、NprE、Pel、YddT、YoqM),同时优化诱导剂浓度、发酵培养基和发酵时长,最终得到最优重组菌株MA08-AmyE-subCopt。【结果】重组菌株MA08-AmyE-subCopt的胞外酶活力为3.33×103 AU/mL,胞外蛋白分泌量为胞内可溶蛋白表达量的4倍,与携带野生型信号肽的对照组菌株WT相比,酶活提高了73.4%。【结论】异源碱性蛋白酶SubC在枯草芽孢杆菌中成功表达,为碱性蛋白酶SubC的表达和在保健食品领域的工业化应用提供了理论基础。     

新型鸭细小病毒样颗粒的制备及鉴定

【背景】鸭短喙侏儒综合征(beak atrophy and dwarfism syndrome, BADS)是由新型鸭细小病毒(novel duck Parvovirus, NDPV)感染导致雏鸭生长发育迟缓、上下喙萎缩的疾病。BADS的暴发给我国养鸭业造成了巨大的经济损失。【目的】利用大肠杆菌表达系统制备NDPV病毒样颗粒(virus-like particles, VLPs),为研制NDPV相关疫苗奠定基础。【方法】对NDPV VP2序列全长进行密码子优化、合成,连接至pColdTF表达载体,获得pColdTF-NDPV-VP2重组质粒,酶切、测序鉴定正确后将重组质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达,利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)对蛋白表达进行可溶性分析;使用凝血酶(thrombin)切除trigger factor (TF)标签,利用镍柱(Ni-NTA)亲和层析方法纯化重组蛋白;利用Western blotting对纯化后的VP2蛋白进行反应原性分析;利用透射电镜、动态光散射观察重组蛋白形态以及能否形成VLPs。【结果】构建了pColdTF-NDPV-VP2重组质粒,在大肠杆菌中主要以可溶性形式表达,融合蛋白TF-VP2大小约为115 kDa,去除TF标签经镍柱纯化后得到67 kDa的VP2蛋白;Western blotting试验表明VP2蛋白能与NDPV鸭阳性血清发生特异性结合;通过透射电镜可以观察到形状规则、直径约为20−25 nm的病毒样颗粒。【结论】利用大肠杆菌表达系统制备了NDPV VLPs,为下一步研发BADS相关亚单位疫苗及生物相关制品提供了基础。     

KL2型鲍曼不动杆菌噬菌体解聚酶克隆及抗菌活性分析

【背景】噬菌体解聚酶是噬菌体在裂解细菌过程中产生的一种抗菌蛋白,关于鲍曼不动杆菌荚膜分型及常见型别噬菌体解聚酶的研究报道较少。【目的】以KL2型鲍曼不动杆菌为研究对象,从噬菌体IME-AB2中克隆解聚酶,在大肠杆菌中进行可溶性表达并研究其体外抗菌活性。【方法】应用二代测序及生物信息学方法鉴定鲍曼不动杆菌荚膜型,分析IME-AB2全基因组。应用分子克隆技术克隆ORF76假定的尾丝蛋白(Putative Tail Fiber)基因,构建重组表达载体pEASY-Blunt-E1-gp76,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,通过Ni-NTA亲和层析纯化解聚酶,研究解聚酶体外抗菌活性。【结果】构建了pEASY-Blunt-E1-gp76解聚酶重组表达质粒,该重组质粒在大肠杆菌中得到可溶性表达;体外活性分析显示,该重组蛋白在体外能够对所有的KL2型鲍曼不动杆菌具有较好的抗菌活性,解聚酶联合人和狗的血清具有很好的杀菌活性。【结论】鉴定解聚酶并提高其抗菌谱具有重要意义,也是噬菌体及解聚酶用于治疗耐药菌研究领域急需解决的重要问题之一。     

Production and purification of a novel antibiotic peptide,adenoregulin, from a recombinant <Emphasis Type="Italic">Escherichia coli</Emphasis>

Adenoregulin is a member of dermaseptin family which are vertebrate antibiotic peptides having lethal effects against a broad spectrum of bacteria, fungi and protozoa. The 99 bp adenoregulin gene was cloned in the expression vector pET32a and transformed into Escherichia coli BL21(DE3). In fed-batch cultivation of BL21(DE3)/pET32a-adr, an exponential feeding strategy was applied to gain 60 g dry cells l^–1. The recombinant fusion protein Trx-ADR was expressed in a soluble form. The fusion protein was isolated by Ni²⁺-chelating chromatography, cleaved with CNBr and purified to homogeneity through reverse phase-HPLC and size exclusion-HPLC. The purified recombinant adenoregulin had antibacterial activity against Escherichia coli K12D31 with apparent Mr of 3.4 kDa, identical to the anticipated value.     

保加利亚乳杆菌ATCC11842 L-乳酸脱氢酶同工酶基因的克隆与表达分析

通过对保加利亚乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus）L-乳酸脱氢酶（L-lactate dehydrogenase,L-LDH）同工酶基因的异源表达、酶活测定和摇瓶发酵研究L-LDH在乳酸合成中的作用。将保加利亚乳杆菌ATCC11842中L-乳酸脱氢酶基因ldb0120和ldb0094分别克隆至载体pET28a(+)中,构建重组表达载体pET28aldb0120和pET28aldb0094,并转化到大肠埃希菌（Escherichia coli） BL21(DE3)中进行表达。进一步对重组蛋白进行Ni-NTA柱亲和层析和酶学活性测定,结果显示,LDB0120和LDB0094的比活力分别为0 和25 U/mg,表明LDB0094是具有低活性的L-乳酸脱氢酶,而LDB0120不具有活性。对两株重组菌分别进行好氧和微好氧发酵,重组菌E.coli BL21/pET28aldb0094在好氧和微好氧条件可以合成L-乳酸,浓度分别为41.9和227.9 mg/L,而菌株E.coli BL21/pET28aldb0120在两种培养条件下均基本不合成L-乳酸,推测保加利亚乳杆菌中L-乳酸脱氢酶LDB0094为催化L-乳酸合成的关键酶。首次对保加利亚乳杆菌的L-乳酸脱氢酶同工酶基因进行研究,通过基因异源表达、蛋白纯化、酶活测定和摇瓶发酵,揭示Ldb0094酶为保加利亚乳杆菌ATCC11842中催化L-乳酸合成的关键酶。     

Purification, Characterization, Gene Cloning, Sequencing, and Overexpression of Aminopeptidase N from Streptococcus thermophilus A

The general aminopeptidase PepN from Streptococcus thermophilus A was purified to protein homogeneity by hydroxyapatite, anion-exchange, and gel filtration chromatographies. The PepN enzyme was estimated to be a monomer of 95 kDa, with maximal activity on N-Lys–7-amino-4-methylcoumarin at pH 7 and 37°C. It was strongly inhibited by metal chelating agents, suggesting that it is a metallopeptidase. The activity was greatly restored by the bivalent cations Co²⁺, Zn²⁺, and Mn²⁺. Except for proline, glycine, and acidic amino acid residues, PepN has a broad specificity on the N-terminal amino acid of small peptides, but no significant endopeptidase activity has been detected. The N-terminal and short internal amino acid sequences of purified PepN were determined. By using synthetic primers and a battery of PCR techniques, the pepN gene was amplified, subcloned, and further sequenced, revealing an open reading frame of 2,541 nucleotides encoding a protein of 847 amino acids with a molecular weight of 96,252. Amino acid sequence analysis of the pepN gene translation product shows high homology with other PepN enzymes from lactic acid bacteria and exhibits the signature sequence of the zinc metallopeptidase family. The pepN gene was cloned in a T7 promoter-based expression plasmid and the 452-fold overproduced PepN enzyme was purified to homogeneity from the periplasmic extract of the host Escherichia coli strain. The overproduced enzyme showed the same catalytic characteristics as the wild-type enzyme.     

携带Paenibacillus polymyxa WLY78固氮基因簇(nif)的重组大肠杆菌Escherichia coli78-7转录组分析

[目的]来自Paenibacillus polymyxa WLY78的固氮基因簇（nifBHDKEfNXhesAnifV）可以转化入Escherichia coli中表达并使重组大肠杆菌合成有固氮活性的固氮酶。本文拟通过对重组大肠杆菌E.coli 78-7的转录组分析以提高其固氮能力。[方法]对固氮条件（无氧无NH₄⁺）和非固氮条件（空气和100 mmol/L NH₄⁺）培养的重组大肠杆菌E.coli 78-7进行转录组分析。[结果]nif基因在两种培养条件下显著表达,说明在重组大肠杆菌中可规避原菌中氧气和NH₄⁺对nif基因的负调控。对于固氮过程必需的非nif基因,如参与钼、硫、铁元素转运的mod、cys和feoAB,这些基因在两种培养条件下表达水平有差异。而参与铁硫簇合成的suf和isc基因簇在两条件下表达水平差异巨大。此外,参与氮代谢的基因在固氮条件下显著上调。[结论]重组大肠杆菌中与固氮相关的非nif基因在该菌的固氮过程中具有较大影响,本文对在异源宿主中调高固氮酶活性研究具有重要意义。     

卡氏德巴利酵母植酸酶在毕赤酵母中的异源表达及优化

【背景】植酸是一种能螯合金属离子和蛋白质的有机磷类化合物,广泛存在于植物组织中,影响动物对营养元素的吸收。在饲料中加入植酸酶可有效降解植酸。【目的】构建毕赤酵母异源表达卡氏德巴利酵母(Debaryomyces castellii,D. castellii)植酸酶的菌株,促进卡氏德巴利酵母植酸酶的研究及工业应用。【方法】将卡氏德巴利酵母植酸酶基因进行密码子优化后转入毕赤酵母GS115中,通过筛选多拷贝、敲除蛋白酶、过表达分子伴侣及转运蛋白的方法获取优势菌株。【结果】所得重组菌株GS115/DCphy(ΔPep4)(BFR2)的产酶酶活是低拷贝菌株的7倍。【结论】研究结果为卡氏德巴利酵母植酸酶的异源表达及潜在工业应用提供了一定的指导。     

草菇过氧化氢酶基因(VvCAT1)异源表达及耐温度胁迫功能分析

[背景] 过氧化氢酶（catalase,CAT）参与真菌的生长发育,逆境胁迫时保护真菌免受氧化损伤。[目的] 实现草菇过氧化氢酶基因（VvCAT1）的异源表达,分析VvCAT1耐温度胁迫的功能。[方法] 克隆VvCAT1,构建过表达载体pBAR GPE1/VvCAT1,转化到大肠杆菌（Escherichia coli）菌株Stbl3中,异源表达草菇过氧化氢酶。测定温度胁迫后重组菌（pBAR GPE1/VvCAT1/Stbl3）与对照菌（pBAR GPE1/Stbl3）的过氧化氢酶活性和生长情况,验证VvCAT1的功能。[结果] 重组菌的CAT酶活性显著提高,生长情况显著优于对照菌。[结论] VvCAT1的导入及表达显著提高了大肠杆菌Stbl3的耐温度胁迫功能。