利用山梨糖脱氢酶活性筛选氧化葡糖杆菌PQQ合成基因簇

【目的】利用山梨糖脱氢酶醌酶活性从氧化葡糖杆菌H24中分离PQQ生物合成基因簇。【方法】利用ptsG位点整合sdh基因的大肠杆菌JM109作为宿主菌构建了氧化葡糖杆菌H24的基因组DNA文库。通过山梨糖脱氢酶活性检测,从文库中筛选具有PQQ合成能力的单菌落并进行亚克隆。【结果】从氧化葡糖杆菌H24的基因组文库中筛选得到一株具有山梨糖脱氢酶活性的单菌落,亚克隆后序列分析显示插入片段全长5400bp,对应5个编码框(pqqABCDE),与其他细菌PQQ生物合成基因簇有很高的序列同源性。【结论】利用山梨糖脱氢酶醌酶活性成功从氧化葡糖杆菌H24中分离克隆得到了PQQ生物合成基因簇pqqABCDE。     

山梨糖脱氢酶在乙酸钙不动杆菌中的表达

目的:在乙酸钙不动杆菌Y2004中表达山梨糖脱氢酶。方法:将酮古龙酸菌山梨糖脱氢酶基因sdh以及从pWH1266质粒上扩增的复制原点ori先后酶切连接到pBBR1MCS2质粒上,构建pBBR1MCS2-ori-sdh穿梭质粒;再以pBBR1MCS2-ori-sdh/DH5α为供体菌、乙酸钙不动杆菌Y2004为受体菌、pRK2013/HB101为辅助菌进行三亲本接合转移;从氨苄青霉素和卡那霉素双抗平板上挑取转化子进行培养,通过菌落PCR和提取质粒复转筛选阳性克隆,再通过活性电泳和体外糖酸转化实验检测阳性克隆的山梨糖脱氢酶活性。结果:构建了pBBRMCS2-ori-sdh质粒并转入乙酸钙不动杆菌Y2004中,活性电泳和体外实验证实阳性克隆具有山梨糖脱氢酶活性。结论:实现了山梨糖脱氢酶在乙酸钙不动杆菌Y2004中的表达,为单菌糖酸转化的进一步研究奠定了基础。     

山梨糖脱氢酶和氨甲酰化酶的融合表达

利用大肠杆菌-生黑醋杆菌穿梭载体pUG18构建了山梨糖脱氢酶基因sdh和氨甲酰化酶基因hyuC的融合表达质粒pUG18-SDH-HyuC.在JM109/pUG18-SDH-HyuC中检测到山梨糖脱氢酶(SDH)和氨甲酰化酶(HyuC)的酶活性,大量的SDH和HyuC不以融合蛋白形式存在.将质粒pUG18-SDH-HyuC电转化至生黑醋杆菌H24,检测到HyuC活性,但尚未检测到SDH酶活性.从生黑醋杆菌转化子中提取质粒,重新转化至JM109,又可同时检测到SDH和HyuC活性,传代实验和对质粒的鉴定结果也说明该质粒在H24中稳定存在.     

氧化葡糖杆菌sndh-sdh基因簇的克隆表达

目的:从氧化葡糖杆菌H763中克隆sndh-sdh基因簇,在大肠杆菌和氧化葡糖杆菌621H中分别表达山梨酮脱氢酶-山梨糖脱氢酶(SNDH-SDH),并检测其活性。方法与结果:以氧化葡糖杆菌H763基因组DNA为模板,PCR扩增包括启动子、结构基因及终止序列在内的sndh-sdh基因簇,回收3533 bp的扩增产物,连入pMD18T载体,转化至大肠杆菌DH5α中表达;以山梨糖或木糖为底物,DCIP法检测菌体裂解液,DCIP检测液颜色由蓝绿色变为黄色,表明大肠杆菌表达产物具有脱氢酶活性。构建pBBR1MCS2-sndh-sdh载体,通过接合转移导入氧化葡糖杆菌621H,重组葡糖杆菌在以山梨醇或山梨糖为底物的培养基中培养,采用薄层层析检测法检测其培养上清中的代谢产物,层析板上显示了2-酮基-L-古龙酸斑点。结论:重组大肠杆菌DH5α和氧化葡糖杆菌621H中均表达了有脱氢酶活性的SNDH-SDH。     

普通生酮基古龙酸菌中山梨糖脱氢酶和山梨酮脱氢酶的纯化及酶学性质分析

【目的】对源于普通生酮基古龙酸菌(Ketogulonicigenium vulgare WSH-001)的山梨糖脱氢酶(Sorbose dehydrogenase,SDH)和山梨酮脱氢酶(Sorbosone dehydrogenase,SNDH)的酶学性质进行分析。【方法】以K.vulgare WSH-001基因组DNA为模板,PCR扩增得到山梨糖脱氢酶基因(sdh)和山梨酮脱氢酶基因(sndh),构建重组表达质粒p ET28a-sdh、p ET28a-sndh,并分别转入大肠杆菌BL21(DE3)中。利用镍柱亲和层析和凝胶过滤层析得到纯化的SDH和SNDH。【结果】成功构建产SDH和SNDH的大肠杆菌BL21(DE3)并对目的酶进行纯化。SDS-PAGE分析结果表明,SDH和SNDH的大小分别为64 k Da和48 k Da,与理论预测值一致。显色法测得SDH酶活为3.15 U/mg,最适反应温度为30°C,最适反应pH为8.0左右;SNDH酶活为6.12 U/mg,最适反应温度为35°C,最适反应pH为8.0左右。在pH 3.0、4.0、5.0的偏酸性条件下,2个酶的酶活受到显著影响。【结论】表达并纯化了来源于普通生酮基古龙酸菌来源的SDH、SNDH,并进行了酶学性质分析,为利用SDH、SNDH实现维生素C前体2-酮基-L-古龙酸的一步法发酵生产提供了必要的参考。     

信号肽对酮古龙酸菌山梨糖脱氢酶表达的影响

目的:在大肠杆菌中表达山梨糖脱氢酶(SDH),通过比较携带及不携带自身信号肽时SDH功能的差异,研究信号肽的作用。方法:通过PCR从酮古龙酸菌SCB329基因组中扩增带有自身信号序列和不带自身信号序列的sdh基因序列,连接至载体pET22b,在大肠杆菌中表达;利用载体的周质信号肽将缺少自身信号肽的SDH在大肠杆菌周质中表达,考察并比较这些表达情况的异同。结果:各种方式下表达的SDH都有活性,并能在体外体系中实现产酸;同时,在酶的前端带上自身信号肽或载体信号肽的情况下,在添加人工电子受体后能够实现活菌体内产酸。结论:山梨糖脱氢酶前端有一段与蛋白的周质定位相关的信号肽,去除该信号肽后酶的表达量有所增强,但在一定情况下影响了SDH的体内产酸作用。     

山梨糖脱氢酶基因在大肠杆菌染色体上整合及表达

以质粒pKF3为模板,扩增出两翼与ptsG基因上下游序列同源,中间为氯霉素抗性基因的DNA片段,连至pMD18T载体,构建得到pMD18PC。以质粒pQE60SDH为模板,扩增山梨糖脱氢酶基因sdh,与pMD18PC连接,得到pMD18PCSDH。将其用PvuⅡ酶切,回收含ptsG1catsdhptsG2的目的片段,电转化至JM109/pKD46,在Red重组酶的作用下,外源DNA片段与染色体上对应区域发生同源重组,将基因ptsG敲除,替换为catsdh基因,获得整合sdh基因的JM109s。经检测JM109s具有山梨糖脱氢酶活性。以 ptsG基因上下游序列为引物,JM109s基因组DNA为模板进行PCR,扩增产物测序结果表明sdh基因染色体整合成功。     

可产酸快生小菌的分离鉴定

目的：鉴定在实验过程中分离到的一株生长快速,并且可以将L-山梨糖转化为2-酮基-L-古龙酸的菌株。方法：将快生小菌传代,并进行产酸、抗菌谱、山梨糖脱氢酶活性等分析,通过PCR方法扩增并分析16S rDNA。结果：在传代过程中还分离得到了不产酸菌株;从快生小菌中扩增得到了普通酮古龙酸菌16S rDNA;从产酸菌中能够扩增得到包含酮古龙酸菌和乙酸钙不动杆菌的16S rDNA序列;在不产酸菌中只检测到乙酸钙不动杆菌的16S rDNA序列。结论：产酸的快生小菌可能是普通酮古龙酸菌和乙酸钙不动杆菌形成的融合细胞,这种融合细胞基因组表现为很不稳定,普通酮古龙酸菌基因组容易丢失,且丢失后也失去了产酸能力。     

酮古龙酸菌与呼吸链偶联的2-KGA代谢途径研究进展

酮古龙酸菌可将底物L-山梨糖转化为维生素C的前体2-酮基-L-古龙酸(2-KGA)。该菌共存在5种反应参与2-KGA代谢,包括:1D-山梨醇氧化为L-山梨糖;2L-山梨糖氧化为L-山梨酮;3L-山梨酮(吡喃型)氧化为2-KGA;4L-山梨酮(呋喃型)氧化为维生素C。52-KGA还原为L-艾杜糖酸。其中L-山梨糖/L-山梨酮脱氢酶(SSDH)参与反应123,L-山梨糖脱氢酶(SDH)参与反应23,L-山梨酮脱氢酶(SNDH)参与反应34,醛脱氢酶(ALDH)参与反应3,2-KGA还原酶(2-KGR)参与反应5。SDH/SSDH/ALDH属于Ⅰ型醌酶,其辅酶为1分子PQQ;SNDH属Ⅱ型醌酶,与PQQ、heme C共同构成quinohemoproteins,2种醌酶均分布于周质空间中与呼吸链相偶联,意味着这种膜上直接氧化过程伴随ATP产生,使得菌体可以利用环境中的底物实现快速供能。     

荧光假单胞菌Tn5转座诱变及对青枯病生防特性

目的：利用Tn5转座诱变荧光假单胞菌PF20001,研究所获得的突变株对青枯病的生防效果。方法：利用三亲本杂交方式,将带有转座子Tn5的Tn5-102（含luxAB）的质粒pTR102成功地转入PF20001,利用平板相互拮抗法分析突变株对青枯病致病菌的拮抗作用。结果：通过诱导Tn5转座,得到荧光假单胞菌PF20001的Tn5插入突变库。经平板相互拮抗实验发现,菌株PF20001-lux-48拮抗圈明显大于野生型（半径达0.35cm）。用Tn5-lux特异引物进行PCR扩增,结果显示只有以该突变株的DNA为模板才能得到300bp的扩增产物,证实该菌株基因组中有Tn5插入。结论：Tn5的插入使菌株PF20001对青枯病生物防治能力增强。