枯草芽孢杆菌中一种新型双向启动子的功能鉴定

本研究旨在通过转录组分析预测的方法,由地衣芽孢杆菌中筛选获得一种新型双向启动子,鉴定其启动强度。以已知强组成型启动子pShuttle-09为对照,检测其对克劳氏芽孢杆菌碱性蛋白酶基因的表达活性。成功构建了3种重组碱性蛋白酶表达载体及对应的工程菌株。在新型启动子pLA和其反向启动子pLB调控转录下,克劳氏芽孢杆菌碱性蛋白酶表达活性达到164 U/mL和111 U/mL。结果表明,pLA的启动强度明显高于pShuttle-09和pLB,pLA启动子与pLB启动子均可表达碱性蛋白酶。从而为枯草芽孢杆菌表达系统中异源基因的表达提供一个新的方向,也为原核生物中共同表达两种基因提供了新的思路。     

Bacillus licheniformis6816碱性蛋白酶基因在E.coli中的克隆和表达

用PCR方法从地衣芽孢杆菌6816中扩增了碱性蛋白酶基因（apr),扩增的1.14kb的DNA片段插入到大肠杆菌载体pET-20b中,构建成重组分泌型表达载体pAPR1。pAPR1中碱性蛋白酶基因在大肠杆菌宿主JM109（DE3）中得到表达,SDS-PAGE分析显示融合表达产物的分子量为30kD,同核酸序列测定所推导的值相符,表达产物占细胞总蛋白的7.5%,重组菌的酶活比出发菌株提高了3.3倍,研究发现,重组的碱性蛋白酶在进入大肠杆菌周质空间时存在前肽自动脱落的现象。     

强化底物利用酶系表达,提升地衣芽孢杆菌生产碱性蛋白酶性能

地衣芽孢杆菌2709由于易于培养、GRAS状态和完善的蛋白质分泌能力,是已经投入工业生产碱性蛋白酶的菌株。为改善该菌株的发酵生产性能,提高菌体对培养基成分的利用和碱性蛋白酶产量,对菌株的胞外分泌酶系进行完善。利用同源重组机制,在基因组复制起始位点附近引入了来源于短小芽孢杆菌的木聚糖酶基因xynA和在复制起始位点中心对称的位置引入耶氏解脂酵母来源的脂肪酶基因lipY2。整合菌株在摇瓶发酵44h时,木聚糖酶、脂肪酶酶活力分别达(58±2.07)U/mL和(207±10.62)U/mL,其分泌表达促进了地衣芽孢杆菌对发酵培养基的分解与利用,提高了培养基中还原糖、上清总氮的含量和沉淀中含氮化合物的分解;细菌生物量较地衣芽孢杆菌原始菌株提高了11.76%,同时碱性蛋白酶的发酵周期较原始菌提前了4h,碱性蛋白酶产量提高了14.41%。地衣芽孢杆菌2709分泌酶系的丰富和发酵性能的改善为在饲料行业中作为微生物制剂的地衣芽孢杆菌提供了改造的方法。     

地衣芽胞杆菌碱性蛋白酶基因克隆与表达特性

目的建立高产量和高活力的地衣芽胞杆菌碱性蛋白酶基因表达体系。方法采用PCR技术克隆获得目的基因,将其连入表达质粒pET-32 a构建原核表达重组质粒,经测序鉴定后,转化BL21大肠埃希菌,不同温度下IPTG诱导表达融合蛋白,测定酶活;进一步对该基因和编码蛋白进行同源性比较和酶学性质分析。结果碱性蛋白酶基因序列全长1 149 bp,编码382个氨基酸,同源性为99%,融合蛋白分子质量为62 kD,蛋白酶酶活为29 000 U/mL,并且在25℃时是以可溶蛋白形式表达,37℃时部分蛋白以包涵体形式存在。结论此种表达体系可以成功表达具有生物活性的碱性蛋白酶,诱导温度对蛋白酶存在形式具有较大影响。     

地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶编码序列的PCR扩增、克隆及序列测定

在地衣芽孢杆菌NCIB 6816菌株碱性蛋白酶基因已知序列的基础上,通过设计合适的引物,利用PCR(Polymerase Chain Reaction)技术从地衣芽孢杆菌2709菌株的柒色体DNA中扩增了2709碱性蛋白酶的编码序列。对两个克隆的PCR片段的全序列分析结果显示,2709碱性蛋白酶的编码序列同相应的NCIB 6816序列相比有3％左右的碱基组成差异。由此推定的2709碱性蛋白酶的氨基酸序列肯定了2709碱性蛋白酶属典型的subtilisin Carlsberg类,同时还表明来源于不同地衣芽孢杆菌菌株的subtilisin Carlsberg存在着若干氨基酸组成上的差异。     

地衣芽孢杆菌YP1A耐有机溶剂蛋白酶基因的克隆与功能表达

根据B．licheniformis YP1A来源的碱性蛋白酶具有的高强度耐有机溶剂性能及相关数据库分析,采用PCR克隆B．licheniformis YP1A耐有机溶剂碱性蛋白酶基因,序列分析显示该基因（1264bp）包含启动子与编码380个氨基酸的开放阅读框（ORF）,ORF包括信号肽、前肽及编码254个氨基酸的成熟肽序列。相关基因分析表明,YP1A耐有机溶剂碱性蛋白酶基因与地衣芽孢杆菌ATCC14580的碱性蛋白酶基因仅有6个氨基酸残基差异：构建2种含YP1A碱性蛋白酶CDS的组成型穿梭表达载体pHY／aprYP与pHY／aprP43,前者采用YP1A蛋白酶自带的启动子,后者则采用来自于质粒pP43NMK的P43强启动子。利用这2种表达载体在枯草芽孢杆菌WB800中成功进行蛋白酶的功能表达．其中P43强启动子的表达能力明显优于碱性蛋白酶自带的启动子,表达的蛋白酶比酶活为395U／ml。重组菌表达的碱性蛋白酶在体积分数50％的亲水及疏水有机溶剂中表现出了很好的耐受性,验证了克隆基因为地衣芽孢杆菌YP1A的高强度耐有机溶剂碱性蛋白酶基因.     

Eglin C与2709碱性蛋白酶相互作用分析及亲和纯化方法

Eglin C是来自水蛭中的一种小型热稳定蛋白质,属于马铃薯胰凝乳蛋白酶抑制剂家族,可以抑制弹性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、组织蛋白酶、α-lytic蛋白酶以及胰凝乳蛋白酶等。然而,利用eglin C纯化蛋白酶,尚未见研究报道。本文将化学合成的编码 eglin C及其突变体的基因序列,克隆到原核表达载体pQE30,在大肠杆菌BL21获得His6-Tag-eglin C及其突变体的重组蛋白质。SDS-PAGE显示,eglin C蛋白的分子量大约8 kD。His6-Tag-eglin C对胰凝乳蛋白酶、地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶、枯草芽孢杆菌PB92碱性蛋白酶、枯草杆菌中性蛋白酶的半抑制剂浓度（IC50）分别为0.20±0.15、0.24±0.19、3.33±0.47和52.46±0.38 μmol/L。利用分子对接、基因突变以及荧光光谱等,分析eglin C及其突变体与2709蛋白酶的相互作用。结果显示,2709碱性蛋白酶对eglin C荧光淬灭属于静态淬灭,解离常数为2.60×10-7 mol/L,eglin C中的Asn50 残基对eglin C和2709碱性蛋白酶的结合发挥重要作用。利用eglin C与蛋白酶的特异结合的特性,构建亲和纯化载体,用于纯化来源于地衣芽孢杆菌的2709碱性蛋白酶,相比常规的蛋白酶纯化,显著简化了操作步骤。     

地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶基因的克隆、序列测定及其表达

以克隆的地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶编码序列的PCR扩增片段为探针。通过原位杂交从2709基因文库中筛选出两个含有完整的2709碱性蛋白酶基因的阳性克隆：Psci和Psc7。对Psc7中的插入片段构建若干亚克隆后测定了其全部DNA序列,结果显示该插入片段含2709碱性蛋白酶及其信号肽与导肽(Pro—peptide)在内的全部编码序列(1140碱基对)及长度分别为299和832碱基对的上、下游序列,该序列同M．Jacobs等克隆的地衣芽孢杆菌NcIB 6816的subtlisin Carlsberg基因序列显示了极高的同源性。通过枯草杆菌-大肠杆菌穿梭质粒Pbe2将克隆的2709碱性蛋白酶基因转入到蛋白酶缺陷型的枯草芽孢杆菌DB104中,结果表明2709碱性蛋白酶基因在枯草芽孢杆菌中得到了明显的表达。     

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。     

枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶基因的克隆和表达

目的:获得碱性蛋白酶基因。方法:用PCR的方法从枯草芽孢杆菌A-109中扩增碱性蛋白酶基因(apr),并进行测序分析,构建表达载体,最后转化大肠杆菌BL21,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测该基因的表达情况。结果:apr基因片段含1092个碱基对。该基因片段核苷酸序列与Bacillus amyloliquefaciens subtilisin DFE precursor有99%的同源性,对应的氨基酸序列与Bacillussp.DJ-4有99%的同源性。apr基因在大肠杆菌BL21中获得表达,并表现出蛋白酶活性。结论:获得了具有活性的新的碱性蛋白酶基因。     

Cloning and expression of keratinase gene in Bacillus megaterium and optimization of fermentation conditions for the production of keratinase by recombinant strain

AIMS: Cloning and expression of keratinase gene in Bacillus megaterium and optimization of fermentation conditions for the production of keratinase by recombinant strain. METHODS AND RESULTS: The keratinase gene with and without leader sequence from the chromosomal DNA of Bacillus licheniformis MKU3 was amplified by PCR and cloned into pET30b and transferred into Escherichia coli BL21. The ker gene without leader sequence only expressed in E. coli and the recombinant strain produced an intracellular keratinase activity of 74.3 U ml(-1). The ker gene was further subcloned into E. coli-Bacillus shuttle vector, pWH1520. Bacillus megaterium ATCC 14945 carrying the recombinant plasmid pWHK3 expressed the ker gene placed under xylA promoter and produced an extracellular keratinase activity of 95 U ml(-1). Response surface methodology (RSM) was employed to optimize the fermentation condition and to improve the level of keratinase production by the recombinant strain. A maximum keratinolytic activity of 166.2 U ml(-1) (specific activity, 33.25 U mg(-1)) was obtained in 18 h of the fermentation carried out with an initial inoculum of 0.4 OD600 nm and xylose concentration of 0.75% w/v. CONCLUSIONS: Bacillus licheniformis keratinase was cloned and successfully expressed using T7 promoter in E. coli and xylose inducible expression system in B. megaterium. Response surface methodology was employed to optimize the process parameters, which resulted in a three-fold higher level of keratinase production by the recombinant B. megaterium (pWHK3) than the wild type strain B. licheniformis MKU3. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This study suggests that B. megaterium is a suitable host for the expression of cloned genes from heterologous origin. Optimization of fermentation conditions improved the keratinase production by B. megaterium (pWHK3) and suggested that this recombinant strain could be used for the production of keratinase.     

溶剂稳定性蛋白酶产生菌的筛选和鉴定

自油污土样等样品中分离获得一株具有产胞外溶剂稳定性蛋白酶的耐有机溶剂极端微生物,经BIOLOG系统鉴定及16S rDNA序列(GenBank,EF105377)分析,该菌株为Bacillus licheniformis YP1。该菌株能耐受中浓度盐、强碱性环境(pH12)及多种不同浓度的有机溶剂,但对多种抗生素敏感。在YP1产蛋白酶发酵过程中添加各种有机溶剂结果表明,丙酮虽抑制了菌体生物量的生长却促进了单位菌体的蛋白酶分泌,而长链烷醇如辛醇、十二醇等能强烈抑制该蛋白酶的分泌。该菌株所产蛋白酶经11种50%(V/V)有机溶剂处理后均能保留高活力。该溶剂稳定性蛋白酶在有机相生物催化等领域具有良好的应用前景。     

Subtilisins of Bacillus spp. hydrolyze keratin and allow growth on feathers

Keratinase is a serine protease produced by Bacillus licheniformis PWD-1 that effectively degrades keratin and confers the ability to grow on feathers to a protease-deficient B. subtilis strain. Studies presented herein demonstrate that B. licheniformis Carlsberg strain NCIMB 6816, which produces the well-characterized serine protease subtilisin Carlsberg, also degrades and grows on feathers. The PWD-1 and Carlsberg strains showed a similar time-course of enzyme production, and the purified serine proteases have similar enzymatic properties on insoluble azokeratin and soluble FITC-casein. Kinetic analysis of both enzymes demonstrated that they have high specificity for aromatic and hydrophobic amino acids in the P1 substrate position, although keratinase discriminates more than subtilisin Carlsberg against charged residues at this site. Nucleotide sequence analysis of the serine protease genes from B. licheniformis strains PWD-1, Carlsberg NCIMB 6816, ATCC 12759, and NCIMB 10689 showed that the kerA-encoded protease of PWD-1 differs from the others only by having V222, rather than A222, near the active site serine S220. Further, high-level expression of subE-encoded subtilisin from B. subtilis (78% similar to subtilisin Carlsberg) also confers growth on feathers on a protease-deficient B. subtilis strain. While strain PWD-1 and the kerA protease efficiently degrade keratin, keratin hydrolysis and growth on feathers is a property that can be conferred by appropriate expression of the major subtilisins, including the industrially produced enzymes.     

一株耐碱Mn-SOD高产细菌的分离、基因克隆及序列分析

首次从长白山温泉土中筛选得到了一株高产耐碱SOD的细菌,通过抑制剂试验确定了该菌所产SOD类型为Mn-SOD。通过形态特征、生理生化特征及16SrDNA基因序列分析,与芽孢杆菌Bacillus sp.MO6同源性高达100%,与地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis同源性为99%。根据地衣芽孢杆菌Mn-SOD序列,并结合GenBank中已发表的多种细菌Mn-SOD基因保守区,分别设计引物,PCR扩增获得600bp的Mn-SOD全基因序列和430bp的核心片段,克隆sodA全基因序列,构建重组质粒pMD18-SOD。     

Purification and characterisation of an alkaline protease used in tannery industry from Bacillus licheniformis

An extracellular alkaline protease produced by Bacillus licheniformis AP-1 was purified 76-fold, yielding a single 28 kDa band on SDS-PAGE. It was optimally active at pH 11 and at 60 degrees C (assayed over 10 min). The protease was completely inhibited by phenylmethylsulfonyl fluoride and diodopropyl fluorophosphate, with little increase upon Ca2+ and Mg2+ addition.     

短小芽孢杆菌碱性蛋白酶基因启动子的克隆、鉴定及其应用

利用TAIL-PCR(Thermal asymmetric interlaced PCR)从短小芽孢杆菌基因组中扩增到碱性蛋白酶基因编码区上游的启动子片段。对该片段的序列测定和分析表明, 此片段长797 bp, 但与基因表达有关的序列长约390 bp。对启动子片段进行不同长度的缺失突变, 以获得最小的基因启动子片段, 结果表明, 该基因起始密码子上游约160 bp的DNA片段就可以启动基因的表达。将含有该片段的碱性蛋白酶基因WApQ3插入大肠杆菌-芽孢杆菌穿梭质粒载体pSUGV4中, 构建了碱性蛋白酶基因表达质粒pSUBpWApQ3。将该质粒分别转入枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌中表达, 可在胞外检测到碱性蛋白酶活性, 最高酶活分别为466.5 U/mL和3060 U/mL。     

地衣芽孢杆菌E7氨肽酶的异源表达及其在高效蛋白水解中的应用

【目的】将地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)E7氨肽酶基因pepN克隆到大肠杆菌(Escherichia coli) BL21中,实现氨肽酶Ec PepN的异源表达,研究重组酶的酶学性质及其与碱性蛋白酶协同作用,高效水解大豆蛋白和酪蛋白,产生小分子活性肽和游离氨基酸。【方法】以地衣芽孢杆菌E7基因组DNA为模板,将氨肽酶基因pepN克隆到载体pET28a中,构建重组表达载体pET28-pepN,转化到大肠杆菌BL21感受态细胞中,经DNA测序验证,获得重组菌E. coli BL21/pET28-pepN。利用镍离子亲和层析柱对重组酶进行分离纯化,研究纯酶的pH和温度稳定性、半衰期和NaCl的耐受性等酶学性质。以商品化氨肽酶与碱性蛋白酶协同作用为对照,重组酶Ec PepN与碱性蛋白酶协同水解大豆蛋白和酪蛋白,测定水解产物中小分子活性肽和游离氨基酸的组成。【结果】Ec PepN在大肠杆菌BL21中可溶性表达,SDS-PAGE分析表明纯化的重组酶在52kDa左右显示单一条带。在7种测定底物中,Ec PepN的最适底物为Ala-pNA。在最适条件(pH 9.0和50°C...     

高温α-淀粉酶高表达的研究

为了进一步提高工业上重要的地衣芽胞杆菌高温α-淀粉酶(BLA)的发酵生产性能,以高温α-淀粉酶基因(amyL)为目的基因,构建地衣芽胞杆菌高温α-淀粉酶基因产生菌的整合表达通用性质粒pB li16 s-amyL-EryR,采用原生质体转化法将此整合型表达质粒导入B.licheniformis CBBD302,在整合表达质粒中的16SrDNA序列的介导下实现了同源整合。挑选20株阳性转化子,分别通过提高培养基中红霉素的使用浓度,增加染色体上目的基因amyL的拷贝数,由此获得的重组菌的BLA生产水平提高了56.37%~80.29%。     

Extracellular enzyme synthesis in a sporulation-deficient strain of Bacillus licheniformis.

A deletion of the spoIIAC gene of Bacillus licheniformis was prepared in vitro by using the splicing-by-overlap-extension technique. This gene was introduced into B. licheniformis on a temperature-sensitive plasmid, and following integration and excision from the chromosome, a precisely located deletion on the chromosomal gene was prepared. The mutated bacterium was totally asporogenous and formed abortively disporic cells characterized by asymmetric septa at the poles of the cells. Qualitative plate tests revealed that the bacterium synthesized normal levels of DNase, polygalacturonate lyase, protease, RNase, and xylanase, but the hydrolysis zones due to beta-1,3-glucanase and carboxymethyl cellulase activity were smaller in the mutant than in the parent strain. The synthesis of alkaline protease was the same in batch cultures of the mutant and the parent during prolonged incubation for 72 h, but the alpha-amylase yields were reduced by about 30% by the mutation.