酿酒酵母SRP40基因对细胞耐受性影响的研究

【目的】本论文研究酿酒酵母srp40³⁹突变基因对酵母细胞异丁醇耐受性的影响。【方法】首先,以酿酒酵母野生型W303-1A和突变株EMS39染色体DNA为模板克隆野生型SRP40基因和srp40³⁹突变基因;然后,将野生型SRP40基因和srp40³⁹突变基因分别连接到质粒YCplac22上,构建质粒YCplac22-SRP40和YCplac22-srp40³⁹。将质粒YCplac22-SRP40、YCplac22-srp40³⁹以及YCplac22空质粒分别转化入野生型酿酒酵母W303-1A中,分别得到W303-1A-SRP40工程菌、W303-1A-srp40³⁹工程菌和W303-1A-control工程菌。将3株工程菌分别置于含1.0%异丁醇、1.3%异丁醇、8.0%乙醇和0.5%异戊醇的CM培养基中进行发酵,测定细胞密度(OD₆₀₀)和生长情况,并计算2–10 h的比生长速率（μ）。将3株工程菌于55°C热激4 min后做稀释...     

腺苷酸脱氨酶在乳酸克鲁维酵母中构建表达

【目的】实现鼠灰链霉菌来源经密码子优化后的腺苷酸脱氨酶基因在乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis GG799)中组成型表达。【方法】以鼠灰链霉菌(Streptomyces murinus)来源的腺苷酸脱氨酶(AMP)基因经密码子优化后作为模板,设计特异性引物,PCR扩增AMP脱氨酶基因opt-AMPD,以p KLAC1为载体构建重组表达质粒p KLAC1-opt-AMPD,经Sac II线性化后电转化法转入K.lactis GG799,筛选得到重组菌株,测定酶活,经His TrapTM HP纯化后得到AMP脱氨酶,并优化重组菌的发酵培养基。【结果】对AMP脱氨酶基因进行了密码子优化后,构建了重组K.lactis GG799/p KLAC1-opt-AMPD,实现组成型表达,密码子优化后AMP脱氨酶酶活提高到586±50 U/m L。SDS-PAGE结果显示,纯化后的AMP脱氨酶为单一条带,蛋白大小约为60 k D。优化的发酵培养基为(g/L):葡萄糖40、蛋白胨20、酵母粉15、Na Cl 8、KCl 10、Mg SO4 2,30°C、200 r/min发酵120 h,酶活达到2 100±60 U/m L。【结论】实现了密码子优化后的腺苷酸脱氨酶基因在乳酸克鲁维酵母GG799内的组成型表达,为实现腺苷酸脱氨酶的重组高效表达和发酵生产进行了有益探索。     

酵母菌属间原生质体融合获得能发酵乳糖生产酒精的融合体

本文报道了用聚乙二醇(PEG)诱导酿酒酵母 （Saccharomyces cerecisiae)和乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)属间原生质体融合。融合体的细胞体积约为两亲株之和;融合体的DNA含量约为亲株的两倍;融合体具有双亲株的遗传标记。融合体不仅能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、半乳糖、棉子糖和蜜二糖,而且也能发酵乳糖。在以乳糖为碳源的培养基中,融合体的发酵力是亲株乳酸克鲁维酵母的两倍多;在以葡萄糖为碳源的培养基中,融合体与亲株酿酒酵母的发酵力接近。     

菊粉酶基因在酿酒酵母中的表达及乙醇发酵

以乙醇耐受力较强的酿酒酵母为受体菌,构建了能够分泌菊粉酶的基因工程菌并进行了菊芋粉的生料发酵。首先,以马克斯克鲁维酵母Kluyveromyces marxianus中的基因组DNA为模板,PCR扩增菊粉酶编码基因inu,分别使用菊粉酶自身启动子和酵母磷酸甘油激酶 (Phosphoglycerate kinase,pgk) 启动子,构建重组表达质粒HO/p-inu和HO/pgk-inu。经NotⅠ线性化后,采用电击法转化酿酒酵母工业菌株Saccharomyces cerevisiae 6525,分别得到含菊     

植物乳杆菌ZS2058的亚油酸异构酶基因在乳酸克鲁维酵母中的克隆表达

目的：将植物乳杆菌ZS2058（Lactobacillus plantarum ZS2058）的亚油酸异构酶基因在乳酸克鲁维酵母（Kluyveromyces lactis）中进行克隆表达。方法：根据NCBI中已报道亚油酸异构酶（linoleate isomerase,LAI）基因的序列特征,设计引物对筛得的植物乳杆菌ZS2058进行PCR扩增,得到亚油酸异构酶全基因序列,克隆至乳酸克鲁维酵母表达载体pKLAC1,电转化得重组菌pKLAC1-LAI /Kluyveromyces lactis GG799。结果：SDS-PAGE检测,重组菌进行分泌表达获得目的蛋白,大小约为67 kDa;气相色谱（Gas Chromatogram,GC）检测到共轭亚油酸（conjugated linoleic acids,CLA）典型峰。结论：植物乳杆菌ZS2058中的亚油酸异构酶基因在乳酸克鲁维酵母中得到分泌表达,重组酶转化效率约为26%。     

蜡样芽胞杆菌磷脂酶C在乳酸克鲁维酵母中重组表达、纯化及酶学性质分析

【目的】构建蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)磷脂酶C(Phospholipase C,PLC)的重组乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)菌株、纯化重组蛋白并对其进行酶学性质分析。【方法】以B.cereus基因组DNA为模板,PCR扩增得到磷脂酶C基因(bcplc),构建重组乳酸克鲁维酵母表达质粒并转化到乳酸克鲁维酵母中,实现bcplc基因的表达。利用镍柱亲和层析纯化和脱盐柱得到电泳纯的重组磷脂酶C(rbcPLC)。【结果】成功构建产磷脂酶C的重组乳酸克鲁维酵母并纯化了重组磷脂酶C,纯化后rbcPLC经SDS-PAGE分析在40 kDa附近出现显性条带。NPPC法测得rbcPLC酶活为19251 U/mg,最适反应温度为80°C,最适pH为9.0。在低于40°C时,pH 7.0-8.0时,rbcPLC重组酶较稳定。Cu~(2+)和Co~(2+)对其有明显的抑制作用;Zn~(2+)、Mn~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)对其有明显的促进作用。【结论】首次实现了对蜡样芽胞杆菌来源的磷脂酶C在乳酸克鲁维酵母中的重组表达、纯化及其酶学性质分析,为其它食品安全性微生物来源的磷脂酶C的研究提供了借鉴意义。     

人血清白蛋白在乳酸克鲁维酵母中的表达

以乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis,K.lactis)GG799为宿主对人血清白蛋白(HSA)进行分泌表达。以pPIC9k-HSA为模板,采用带有XhoⅠ和NotⅠ酶切位点的引物PCR扩增获得HSA基因,经XhoⅠ和NotⅠ双酶切后插入pKLAC1,构建表达载体pKLAC1-HSA。经SalⅡ线性化后,电击转化K.lactis GG799,用含5 mmol/L乙酰胺的YCB平板筛选阳性转化子。提取基因组DNA,采用PCR方法对转化子鉴定后进行摇瓶发酵。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)及Western blot分析发酵上清液中的表达产物,并初步分析酵母基础N源(YNB)对HSA在K.lactis GG799中表达的影响。结果表明,HSA成功在K.lactis GG799中分泌表达,表达量为81μg/mL,遗传稳定性好。     

酿酒酵母异源表达纤维二糖转运蛋白LacY与纤维二糖利用菌株的构建北大核心

【目的】在酿酒酵母体内设计代谢通路,使酿酒酵母能利用纤维素水解产物纤维二糖生产乙醇。【方法】首先,用大肠杆菌DH5α总DNA为模板克隆编码大肠杆菌乳糖透过酶的LacY基因。为过表达LacY基因,以质粒YEplac181作为载体,将酿酒酵母PGK1p强启动子加到LacY基因之前,CYC1t终止子加到LacY基因之后,构建质粒YEplac181-PGK1p-LacY-CYC1t。之后,将纤维二糖转运蛋白LacY表达质粒和β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BGL)表达质粒pRS316-PGK1p-gh1-1-CYC1t依次转入野生型酿酒酵母W303-1A中,使野生型酿酒酵母W303-1A异源表达可转运纤维二糖的LacY蛋白和β-葡萄糖苷酶GH1-1,构建可利用纤维二糖的酿酒酵母工程菌W303-1A GL。最后,通过发酵测定酿酒酵母工程菌W303-1A GL的纤维二糖利用情况和乙醇产量,并对纤维二糖代谢通路中纤维二糖酶活力进行测定。【结果】本研究构建了纤维二糖转运蛋白LacY和β-葡萄糖苷酶GH1-1协同表达的酿酒酵母工程菌W303-1AGL。W303-1AGL可以有效利用纤维二糖发酵生产乙醇,W303-1A GL发酵24 h时乙醇产量达到3.25 g/L,得率为0.325 g乙醇/g纤维二糖,利用葡萄糖产乙醇理论得率为0.511 g乙醇/g纤维二糖,达到葡萄糖产乙醇理论得率的64%,细胞密度最高在第54 h达到OD600=10.84,胞内β-葡萄糖苷酶的酶活在72 h最高,可达到0.51 U/mg。【结论】本研究成功构建了能有效利用纤维二糖的重组酿酒酵母工程菌W303-1A GL,为提高纤维素乙醇生产效率、降低纤维素乙醇生产成本提供了新思路。     

利用一步基因中断法构建克鲁氏乳酸酵母leu2突变体

将克鲁氏乳酸酵母ＬＥＵ2　基因编码区的部分序列用酿酒酵母的ＵＲＡ３基因替换,然后用此段转化两株克鲁氏乳酸酵母。通过体内同源重组,部分缺失的外源leu2　片段取代下了酵母染色体上的正常的ＬＥＵ2基因,由此得到leu2转化子。经过这些转化子在非选择条件下的稳定性测定,没有发现回复子。结果表明,用一步基因中断法成功地建立了稳定的ＬＥＵ2基因突变体。这为在克鲁氏乳酸酵母中构建有效的宿主-载体系统提供了一个有用的营养缺陷型选择标记。Acstract: TheＬＥＵ2 gene of the yeast Kluyveromyces lactis was disrupted by replacing a part of the coding sequence with URA3 gene of the yeast S.cerevisiae. Transformation of two k.lactis strains with the disrupted leu2 fragment resulted in the substitution og partilly deleted LEU2 gene for the with-type LEU2 gene on the chromosome.Thus, two leu2 mutants were generated and no reversion could be detected after prolonged growth in the non-selective medium. The results show that the stable leu2 mutants have been constructed successfully by one-step gene disruption. The isolation of these mutants would provide a useful auxotrophic marker to facilitate the development of an efficient host-vector system in K.lactis.     

酿酒酵母和克鲁维酵母发酵菊芋生产燃料乙醇

为获得菌株发酵菊芋生产燃料乙醇的最佳方案,首先选取实验室保存的重组菌株R32对其产酶条件进行优化,其最高产菊粉酶活性为298.8 U· mL-1,此时的最佳培养基配方为:YPG培养基为酵母粉1％ (w/v),蛋白胨2％ (w/v),甘油0.5％ (v/v);YPM培养基为酵母粉1％ (w/v),蛋白胨2％ (w/v),甲醇1％(v/v);培养基pH为自然初始pH.然后选取酿酒酵母S.c和克鲁维酵母Klu,比较是否在添加重组菌株R32粗酶液条件下,两株酵母菌分别进行单独发酵和混合发酵时的产乙醇能力,以获得最佳的发酵组合.结果表明,酿酒酵母S.c和克鲁维酵母Klu在未添加重组菌株R32粗酶液时,混合一步发酵获得的乙醇含量较高,发酵84 h时乙醇含量为11.37％.添加重组菌株R32粗酶液进行两步发酵时,2株酵母菌混合发酵72 h时,乙醇含量为11.43％.2种发酵组合的最高乙醇含量以及各个发酵参数基本相同,虽然一步法发酵时间延长,但节省成本,操作简单,更适宜工业生产应用.最后对其进行正交试验优化,培养条件为菊粉浓度225 g· L-1,脲素浓度40 g·L-1,接种量15％,pH为5时,酿酒酵母菌S.c和克鲁维酵母Klu混合一步发酵法的最高乙醇体积比达11.82％.     

牛凝乳酶原基因的合成及其在乳酸克鲁维酵母中的表达

凝乳酶在奶酪加工中应用广泛,为获得高活性的凝乳酶制剂,采用乳酸克鲁维酵母为宿主,首次对经密码子优化的牛凝乳酶原基因进行表达。利用DNAWorks3.0软件辅助设计,用两步PCR法合成了小牛凝乳酶原基因(GenBank Accession No.AA30448)。将该基因插入酵母表达载体pKLAC1,构建了重组载体pKLAC1-Prochy,并用电脉冲法将线性化的重组质粒转化到乳酸克鲁维酵母GG799中。通过含1%酪蛋白的YEPD平板活性筛选,PCR鉴定,最后获得了一株多拷贝整合的基因工程菌chy1。该菌株可分泌表达牛凝乳酶原,经SDS-PAGE分析,证明重组牛凝乳酶原的分子量约为41kDa,符合预期大小,酸化处理后为36kDa,证明可以正确自我剪切。液体培养96h后,酶活最高达到99.67SU/mL。分别以半乳糖和葡萄糖为碳源的条件下表达,其酶活性差异不大,说明在发酵期间,可以不经过半乳糖诱导即可产生高水平的牛凝乳酶原产物。该工程菌的获得为进一步优化产酶条件及放大工艺提供了条件,并为凝乳酶的工业化生产奠定了基础。     

Expression and secretion of Janthinobacterium lividumchitinase in Saccharomyces cerevisiae

The Janthinobacterium lividum chi69 chitinase gene linked to the Kluyveromyces lactis killer toxin secretion signal was ligated to the galactose-inducible CYC-GAL hybrid promoter of pEMBLyex4 and transferred directly into Saccharomyces cerevisiae DY-150. Exogenous chitinase activity assayed with 4-methylumbelliferyl--chitotrioside reached a maximum of 0.7 U/ml in the growth medium after 24 h galactose induction without any apparent deleterious effects on the yeast expression host.     

表达透明颤菌血红蛋白基因对酿酒酵母生长及细胞内氧化状态的影响*

透明颤菌血红蛋白基因vgb在多种研究和工业发酵菌中异源表达很好的解决了高密度发酵中的溶氧率问题。酿酒酵母是经典的真核模型,且在发酵工业中具有重要的应用价值,但vgb在酿酒酵母中异源表达对细胞生长的影响并不清楚。以ADH1为启动子构建了含透明颤菌(Vistreoscilla)血红蛋白基因vgb的异源表达质粒YEplac195-ADH1pr-vgb,并转化至酿酒酵母BY4741。通过生长敏感性实验,发现在发酵碳源和非发酵碳源中,vgb的异源表达均抑制了菌株生长。接着,通过2',7'-二氯荧光黄双乙酸盐和PI染色和脂质过氧化产物检测分析,发现过表达vgb的酿酒酵母细胞中活性氧(ROS)的积累、细胞膜通透性改变以及脂质过氧化。结果表明,酿酒酵母中过表达vgb改变细胞的氧化状态促进活性氧的累积,氧化应激导致菌株的生长抑制。     

产甘油假丝酵母产甘油关键酶基因在酿酒酵母中的表达

甘油是一种极其理想的耐高渗透压介质。利用PCR方法,从产甘油假丝酵母WL2002-5中扩增出了2个产甘油的关键酶基因GPD和GPP,分别编码3-磷酸甘油脱氢酶（glycerol 3-phosphate dehydrogenase, GPD）和3-磷酸甘油磷酸酶（glycerol 3-phosphate phosphatase, GPP）。利用T-Vector在Escherichia coli JM109中克隆得到大量的GPD和GPP基因,并成功构建了重组质粒pYX212-GPD和pYX212-GPP;通过LiAc转化法将重组质粒导入酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae W303-1A。初步实验结果表明：发酵过程中pYX212-GPD/S. cerevisiae W303-1A的生物量高于pYX212-GPP/S. cerevisiae W303-1A和野生型S. cerevisiae W303-1A;发酵72h后,pYX212 GPD/S. cerevisiae W303-1A发酵液中甘油含量大约为12mmol/L,明显高于野生型S. cerevisiae W303-1A的甘油含量,而pYX212-GPP/S. cerevisiae W303-1A与野生型S. cerevisiae W303-1A在甘油含量上相差不大,均只有4mmol/L 左右。     

蜡样芽胞杆菌M22铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆及表达

采用PCR技术 ,从蜡样芽胞杆菌M2 2基因组DNA扩增到长 132 0bp的基因片段 .该片段含编码 179个氨基酸残基的开放阅读框 ,推定蛋白序列与报道的BacillusanthracisCu ,Zn SOD序列有96 %同源性 ,其中N端 16个氨基酸残基推定为信号肽序列 .将Cu ,Zn SOD编码区插入载体pET 2 2b(+ )构建表达载体pET 2 2b sodC ,转化E .coliBL2 1(DE3) ,IPTG诱导融合蛋白表达 .SDS PAGE显示 ,融合蛋白表观分子质量约 2 4kD ,占菌体裂解液中总蛋白的 2 1 3% .将此表达载体转入SOD缺陷型大肠杆菌PN132 ,赋予了该菌株对paraquat的抗性 .NBT光抑制法测定SOD活性显示 ,与PN132无SOD活性相比 ,重组子在IPTG诱导前SOD活性极低 (1 79U/mg) ,诱导后活性高达 6 9 76U/mg .非变性电泳结果显示 ,该酶活性不同程度地受到 5mmol LH2 O2 和 5mmol LKCN的抑制     

小麦光温敏雄性不育系BS366铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆及表达分析

超氧化物歧化酶(SOD,superoxide dismutase)是植物中一种主要的抗氧化酶,在植物应对逆境胁迫及抗衰老中起重要作用。本研究从基因芯片数据中筛选获得小麦Cu/Zn-SOD基因的EST序列,通过序列比对后拼接得到小麦Cu/Zn-SOD的候选基因,利用PCR技术在小麦光温敏雄性不育材料BS366中克隆并获得该基因。通过对Cu/Zn-SOD基因序列进行生物信息学分析,结果表明,该基因拥有连续且完整的开放阅读框,长495bp,编码164个氨基酸。氨基酸序列分析发现,该蛋白具有保守的Cu/Zn-SOD功能结构域与典型的Cu/Zn-SOD三维结构,且定位于细胞质中。通过同源进化分析表明,该蛋白与二穗短柄草(Brachypodium distachyon(L.)Beauv.)和大麦(Hordeum vulgare L.)的Cu/Zn-SOD蛋白亲缘关系较近,相似度分别为89%和94%。利用实时荧光定量PCR技术对其在小麦不同组织的表达特异性及不同逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,该基因在根、茎、叶、雌蕊、雄蕊、颖壳中均有表达,属于组成型表达,且在小麦的地上部含叶绿体的组织中含量较高;同时受多种胁迫诱导,可能参与了多种胁迫诱导调控途径。通过对该基因在不同育性环境中BS366育性转换期花药中的表达模式分析,发现可育环境下,在小孢子母细胞时期和减数分裂期的表达量分别约为对照的8倍与16倍;而不育环境下,该基因表达水平无明显变化。因而推测,小麦Cu/Zn-SOD基因可能参与了光温敏雄性不育系BS366的育性调控。本研究为深入研究Cu/Zn-SOD基因在小麦中的作用机理奠定了重要基础。