不同来源的尿卟啉原Ⅲ转甲基酶在脱氮假单胞菌中的表达及其对生产维生素B_(12)的影响

S-腺苷-L-甲硫氨酸依赖型尿卟啉原Ⅲ转甲基酶(S-adenosy-L-methionine uroprophyrinogen Ⅲ methyltransferase,SUMT)催化尿卟啉原Ⅲ(uroprophyrinogen Ⅲ,urogen Ⅲ)中心碳原子C-2和C-7甲基化生成前咕啉-2,是维生素B_(12)生物合成途径中的一步关键酶。本文分别克隆了荚膜红细菌来源的RCcob A1,RCcob A2和脱氮假单胞菌来源的PDcob A,并在VB_(12)生产菌株脱氮假单胞菌中过表达和发酵。通过对三株重组菌维生素B_(12)发酵结果分析可知,SUMT(PDcob A),SUMT1(RCcob A1)和SUMT2(RCcob A2)的表达有利于维生素B_(12)产量的提高,与对照菌株相比分别提高了16.48%,10.2%和31.86%。根据摇瓶发酵的结果在5 L发酵罐上进行了放大实验,p BBR122-PblaRCcob A2的产量为144.5 mg/L,相比对照菌p BBR122-Pbla(111.3 mg/L)产量提高了29.83%左右。结论:SUMT的表达可以在一定程度上解除维生素B_(12)合成途径中的瓶颈,提高维生素B_(12)产量。     

对生玉米幼叶尿卟啉原脱羧酶的纯化及部分性质研究

尿卟啉原Ⅲ脱羧酶是植物血红素和叶绿素合成的一个关键调控酶。对生玉米叶片中叶绿素含量较比互生玉米高。对生玉米幼苗经硫酸铵分级沉淀,DEAE Sepharose CL-6B、Sephacryl S-200、羟基磷灰石和B lueSepharose CL-6B层析,纯化了尿卟啉原脱羧酶。纯化倍数为1 060倍,得率约8%,比活约880 U/mg蛋白。纯化的UROD在SDS/PAGE显示一条带,亚基分子量约为40 kD,Sephacryl S-300测得全酶分子量约为55 kD。IEF-PAGE显示UROD为一条带,等电点约为6.0,酶的最适pH值约7.0,在55℃下保温12 m in,酶活力丧失90%,在100 mm ol/L的巯基乙醇下,UROD的酶活力提高7倍。体外5 mm ol/L的磷酸吡哆醛修饰显示UROD活力下降约30%。     

定点突变改善红色荧光指示蛋白玉米尿卟啉原Ⅲ甲基化酶的水溶性研究

尿卟啉原Ⅲ甲基化酶是一种新型的红色荧光指示蛋白,但是,在大肠杆菌重组表达的SUMT水溶性相对较低,限制了它的应用范围,而且对于结合在蛋白的色素组分尚不清楚。利用定点突变产生玉米尿卟啉原Ⅲ甲基化酶L88R/L89G双突变体和L166A突变体,两种突变体分别在大肠杆菌中重组表达,Ni-NTA一步纯化。紫外可见光谱扫描和质谱分析确定从纯化的L88R/L89G双突变体蛋白分离的色素组分。L88R/L89G双突变体在大肠杆菌细胞内有酶活,而L166A突变体胞内酶活丧失。结合蛋白的主要组分为三甲基化咕啉。纯化的双突变体蛋白水溶性增加,为提高它作为荧光指示蛋白检测外源融合蛋白的水溶性打下基础。     

表达大肠杆菌谷氨酸-1-半醛氨基转移酶对红色荧光报告蛋白尿卟啉原Ⅲ甲基化酶的影响

谷氨酸-1-半醛氨基转移酶(Glutamate-1-semiadhyde aminotransferase,GSAT)是尿卟啉原Ⅲ生物合成上游途径的一个酶,尿卟啉原Ⅲ是红色荧光报告蛋白尿卟啉原Ⅲ甲基化酶(Uroporphyrinogen Ⅲ methyltransferase,UPMT)的底物。为了探明大肠杆菌共表达GSAT对UPMT荧光强度的影响,通过PCR扩增玉米upmt基因,将其插入pETDuet-1质粒中第2个顺反子中,构建的载体命名为pETU,表达UPMT的N端含有组氨酸标签;通过PCR扩增大肠杆菌编码GSAT的hemL基因,定点突变去除hemL基因中NcoⅠ序列,亚克隆至pET-51b质粒,再将获得的hemL基因插入pETU质粒的第一个顺反子中,构建pETeGU载体。表达GSAT的N端含有Strep标签。和单独表达upmt基因相比,表达2个基因后,蛋白印迹分析表明没有明显改变UPMT表达量,光谱扫描分析显示没有改变荧光物质的组成,但是增强了重组细胞的红色荧光物质三甲基咕啉的含量,该物质在354nm有特异吸收。用2mmol/L的GSAT抑制剂3-氨基-2,3二羟基苯甲酸处理后,表达两种酶的菌落荧光消失,表明重组GSAT可能增加内源尿卟啉原Ⅲ水平,从而增强重组UPMT催化产生的红色荧光。     

多胺生物合成途径中两个关键酶基因研究进展

多胺是一类小分子生物活性物质,广泛存在于生物体内,与植物的生长发育、衰老及抗逆性都有着密切的联系。就多胺合成途径中的两个关键酶基因,即S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(SAMS)和S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因(SAMDC)的克隆、表达,以及转S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(SAMS)和转S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因(SAMDC)表达调控等方面的研究进行回顾总结,并对其应用前景进行展望。     

小麦尿卟啉原Ⅲ合成酶基因克隆及序列分析

根据水稻已公布的尿卟啉原Ⅲ合成酶(UROS)基因和小麦EST的保守序列,设计特异性引物对小麦尿卟啉原Ⅲ合成酶基因的部分片段进行克隆,得到了364 bp的cDNA(命名为UROS1)。以UROS1作为种子进行电子克隆,得到一段长为1210 bp的cDNA序列,并设计特异性引物克隆到1个1077 bp cDNA序列。对该片段分析结果表明,克隆得到的小麦UROS基因包含了信号肽区和全长的成熟肽区。小麦UROS基因与水稻UROS基因的同源性为86%左右,其推导氨基酸序列与水稻和拟南芥蛋白序列同源性分别约91%和79%。动物、植物以及微生物间核酸序列的保守性较低,氨基酸序列保守性也不高,但都存在UROS保守结构域(Hem D)。进化分析显示,该酶在不同物种间的进化速度差异较大。     

玉米尿卟啉原Ⅲ脱羧酶同功酶生物信息学分析、基因克隆和原核表达

尿卟啉原Ⅲ脱羧酶是生物卟啉类化合物分支合成的关键酶。从GenBank中搜寻到4种玉米尿卟啉原Ⅲ脱羧酶:Les22、UROD1、UROD2和截短UROD,氨基酸序列比对显示N端的同源性较差;玉米les22基因比urod1基因在开放阅读框的上游少3个碱基,导致阅读框移码。植物除玉米外存在高度同源的UROD1和UROD2,具有结构完整性。本文以玉米幼叶总RNA为模板,通过RT-PCR克隆了玉米les22和urod2基因,并对突变位点进行校正,同时通过定点突变获得urod1基因,它们都编码去除叶绿体导肽的尿卟啉原Ⅲ脱羧酶。再分别将les22、urod2和urod1基因插入大肠杆菌的不同表达载体,转化表达菌株BL21(DE3),16℃诱导表达18h,SDS-PAGE分析显示,Les22的N端含有组氨酸标签或SUMO蛋白,重组蛋白表达为包涵体,UROD2的N端含有组氨酸标签或SUMO、TRX、GST或MBP蛋白,未检测到目的蛋白在上清液的特异表达,而UROD1和MBP融合为可溶性表达,表明玉米UROD的N端氨基酸残基可能参与蛋白在大肠杆菌的折叠。这为研究玉米UROD的种类和功能奠定基础。     

人胱硫醚β-合酶及其截短型片段的表达、纯化和活性测定

将人胱硫醚β-合酶(CBS)基因克隆至质粒pGEX-4T-1中,获得的重组质粒pGEX-4T-1-CBS转入大肠杆菌E.coli Rosetta (DE3)菌株,构建了高效表达CBS的重组菌E.coli Rosetta (pGEX4T-1-CBS)。重组菌在0.1mmol/L的IPTG于30℃诱导16h,可溶性CBS表达量达到28mg/L培养基。将重组菌破碎后上清液经GSTrap Fast Flow亲和层析一步纯化得到CBS融合蛋白,在凝血酶柱上切割缓冲液中加入3%甘油和0.1%CHAPS可以有效抑制酶切后CBS聚沉,酶活性回收率为54.8%,蛋白质产率为15.2mg/L培养基,纯度达到95%,单位酶活为143U/mg,终浓度为1mmol/L的S-腺苷甲硫氨酸(AdoMet)可使CBS单位酶活提高5.1倍,达到735U/mg。同时构建了表达CBS_1-413(删除了CBS羧基端调控域138个氨基酸残基)的重组菌E.coli Rosetta (pETDuet-1-CBS_1-413),经过一步HisTrap Fast Flow亲和层析,酶活性回收率为74.3%,蛋白质产率为12.8mg/L培养基,纯度达到95%,单位酶活为965U/mg; 还表达和纯化了胱硫醚β-裂解酶(CBL),并在此基础上建立了一种新的CBL偶联的CBS酶活性测定方法。     

重组菌产碱性果胶酯裂解酶酶学性质研究

利用盐析-透析-色谱流程建立快速高效纯化工程菌E.coli JM109(pHsh PL)所产碱性果胶酯裂解酶(PL)的方法,纯化后酶达到电泳纯,比酶活为1079U/mg.重组菌所产PL酶促反应适宜的pH为9～10,适宜温度为50～66 ℃,与酶基因来源野生菌所产PL相比,重组菌所产PL适宜pH范围有所扩大,并保持了野生菌PL的热稳定性.通过金属离子种类、浓度及存在时间对PL酶活力影响考察发现:在考察的离子中除Mg2 对酶活有较好的促进作用外,其余对重组菌PL均有抑制作用,其中Fe2 对酶活力抑制作用最强.该酶的Km值为20.93 mg/L,Vmax为105.3 μmol/min,反应活化能Ea为21.74 kJ/mol.对重组菌所产PL热稳定动力学进行分析,发现有底物情况下的失活常数kd(0.02 min-1)小于无底物情况下的失活常数kd(0.0342 min-1),说明当酶与底物结合形成复合物时对酶活具有保护作用.利用HPLC-ESI-MS对重组菌所产PL酶解产物进行测定发现,产物含有不饱和二聚半乳糖醛酸(m/z 350.82)和不饱和三聚半乳糖醛酸(m/z 527.04),同时测定结果中没有发现不饱和半乳糖醛酸单体(m/z 175),可以初步推测重组菌PL不能以不饱和二聚半乳糖醛酸和不饱和三聚半乳糖醛酸为底物进一步裂解.     

树脂载体固定S-腺苷甲硫氨酸合成酶的研究

目的:筛选一种适合S-腺苷甲硫氨酸合成酶固定化的树脂载体,进行固定化工艺优化及固定化酶性质研究。方法:以固定化率和表观酶活回收率为指标,筛选固定化效果最佳的一种树脂,采用单因素实验对固定化条件进行优化。结果:阴离子交换树脂载体ESR-2表现出最优的固定化率(94.03%)和酶活回收率(47.45%);最佳固定化条件为加酶量4U/g、pH 8.0、15℃吸附10h,最佳条件下固定化酶表观酶活为2.1U/g,表观酶活回收率达51.6%。固定化酶的最适pH为8.5,最适温度为35℃,连续反应10批次后酶活剩余77.92%。结论:树脂载体ESR-2固定化S-腺苷甲硫氨酸合成酶酶活及稳定性较好,能够用于S-腺苷甲硫氨酸的工业化大规模生产。     

S-腺苷甲硫氨酸合成酶反应条件的优化

优化了重组毕赤酵母表达的S-腺苷甲硫氨酸合成酶催化L-甲硫氨酸(Met)和ATP合成 S-腺苷甲硫氨酸的条件,确定了该酶的最适酶活力检测条件为20mmol/L的L -Met,26mmol/ L的ATP,52mmol/L的MgCl2,300mmol/L的KCl,8mmol/L的还原型谷胱甘肽,100mmol/ L的Tris,反应液pH 8.5,35°C反应 1h,比活力达到23.84U/mg.该酶还可以催化以DL-Met代替L-Met为底物的S-腺苷甲硫氨酸合成反应,以降低生产成本.     

海洋来源琼胶酶的分离纯化及酶学性质研究

采用Vibiro sp.ZC-1发酵制备琼胶酶,粗酶液经过中空纤维柱浓缩、硫酸铵沉淀、DEAE-阴离子交换层析,得到一个电泳纯的琼胶酶组分Aga ZC-1,其分子质量约为45k Da,比活力为114.613U/mg。对Aga ZC-1进行酶学性质分析,结果表明,其最适反应p H为7.0,在p H为5.0~9.0时保温1h仍能保持80%以上的酶活力;最适反应温度为50℃,在45℃条件下保温1h酶活力保持在60%以上。在高浓度(5mmol/L)下,Fe~(3+)、Cu~(2+)、Sn~(2+)和Zn~(2+)能完全抑制琼胶酶的活性,在低浓度(1mmol/L)下,Cu~(2+)、Ba~(2+)、Na~+、Zn~(2+)、Ag~+、Sr~(3+)、K+对琼胶酶活性具有明显抑制作用。琼胶酶的动力学参数K_m和V_(max)分别为0.538mg/ml和6.33μmol/(L·min),对琼胶底物具有高度专一性,降解产物主要为新琼四糖和新琼六糖。     

生淀粉酶生产菌株Paenibacillus sp.的筛选和酶的纯化及酶学性质

分离得到1株产生淀粉酶的菌株,通过扩增和测定16S rDNA序列并进行比对,发现是Paenibacillus属的细菌。液体摇瓶发酵结束后,其产生的生淀粉酶比酶活达108.5U/mL。通过饱和(NH4)2SO4沉淀、Sephacryl S-300层析的方法对其所产的生淀粉酶进行分离纯化,得到纯化的酶蛋白比酶活为5112.04U/mg,纯化倍数为14.1,相对分子质量约为1.0×105。该酶以木薯生淀粉为底物时,最适pH5.6,最适温度50℃。金属离子Ca2+、Mg2+对该酶具有激活作用,Zn2+、Cu2+、Fe2+、Ni2+、Mn2+、Co2+和EDTA2-对该酶均具有抑制作用。     

枯草芽孢杆菌甲壳素脱乙酰酶的酶学性质

研究了甲壳素脱乙酰酶的热稳定性及酶的反应体系作用条件:酶(干重)添加量为40 mg.L-1,甲壳素底物(干重)质量浓度为75 mg.L-1,反应时间为90 m in,金属离子Mg2+对酶活有激活作用,在最适宜反应条件下的酶活为2250 U.L-1。甲壳素脱乙酰酶的酶解方式为外切酶型,酶降解终产物对酶活力有抑制作用,酶对甲壳素有一定的降解作用。     

大肠杆菌转酮醇酶分子改造及催化酒石酸半醛合成

转酮醇酶(transketolase,TK,EC. 2.2.1.1)是一种焦磷酸硫胺素和二价阳离子依赖性酶,可催化二碳单位的转移,可逆形成C–C键,在多酶催化生产化学品、药物前体和不对称合成方面有广泛应用。文中以大肠杆菌(Escherichia coli)K12转酮醇酶TKTA为研究对象,通过定点饱和突变和组合突变提升对非磷酸化底物的反应活性,并探索突变酶TKTA_M催化合成酒石酸半醛。结果表明：突变酶TKTA_M(R358I/H461S/R520Q)最适反应温度为32℃,最适反应pH为7.0,以d-甘油醛为受体底物的比酶活为(6.57±0.14)U/mg,是野生型比酶活((0.71±0.02)U/mg)的9.25倍。在酶学性质研究的基础上,设计20mL的反应体系,以50mmol/L5-酮基-d-葡萄糖酸和50mmol/L非磷酸化乙醇醛为底物,TKTA_M催化合成酒石酸半醛,最终酒石酸半醛的产量为3.71g,摩尔转化率为55.34%。研究结果为生物质制备l-(+)-酒石酸提供数据支撑,同时为转酮醇酶催化非磷酸化底物提供了借鉴。     

蚯蚓体内一组脱氧核糖核酸酶的酶学性质研究

目的：研究一组新型蚯蚓脱氧核糖核酸酶（earthworm Desoxyribonucleases, EWDs）的主要生化性质。方法：采用SDS-PAGE电泳、MALDI-TOF、酶活性测定等方法。结果：确定了EWD1、EWD2、EWD3(总称为：EWDs)的分子量分别为157.2kDa、69.1kDa和63.5kDa;Km值分别为1.58mg/ml、3.95mg/ml、1.52mg/ml。EWDs在55℃时,酶活性完全丧失。这三种脱氧核糖核酸酶最适pH范围在pH4.0～5.6之间。Mn2＋、Ca2＋是蚯蚓组织脱氧核糖核酸酶EWD1、EWD2、EWD3的抑制剂,Mg2＋对EWD3有较明显的抑制作用。结论：蚯蚓中的EWDs分子量明显大于DNaseⅠ和DNaseⅡ。对EWDs的温度、pH值、激动剂、抑制剂等影响因素的研究,发现这些参数与已发现的DNases相比较有明显差别。这些提示：蚯蚓组织中发现的脱氧核糖核酸酶EWDs具有特殊的酶学特征,不同于DNaseⅠ和DNaseⅡ,是种新型的脱氧核糖核酸酶,但其作用机理和分类有待于进一步的研究和归类。     

转谷氨酰胺酶基因在大肠杆菌中的克隆表达

从轮枝链霉菌Streptoverticilliummobaraense细胞中获得其基因组DNA ,用一对特异性的引物通过PCR的方法扩增出转谷氨酰胺酶 (transglutaminase,TGase)全长基因 ,回收片段并将其连接到表达载体pET30a中 ,转化大肠杆菌DH5α。双向测序表明获得的转谷氨酰胺酶全长基因序列正确。纯化重组质粒转化大肠杆菌BL2 1 (DE3) ,以 1mmol/LIPTG诱导 5h收集菌体进行SDS-PAGE电泳分析 ,与阴性对照相比 ,明显多出了一条蛋白条带 ,紫外扫描显示此带约占总蛋白量的1 7% ,Westernblotting证实此带能够特异性地与兔抗MTG(味之素公司 )的抗体发生反应。测得纯化后得到的TGase蛋白的酶活可以达到 15.1U/mg蛋白。     

石榴皮多酚提取物及纯化物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用研究

采用紫外分光光度法研究了石榴皮多酚提取物及其2种纯化物(P-1和P-2)对α-葡萄糖苷酶体外抑制作用以及纯化物对该酶的抑制作用类型.结果显示,石榴皮多酚提取物和纯化物对α-葡萄糖苷酶活性均表现出较强的抑制作用,且其作用大小与浓度呈明显的剂量-效应关系;3种多酚样品中,纯化物P-2的抑酶活性最强,纯化物P-1次之,提取物最弱,它们对α-葡萄糖苷酶的半数抑制浓度(IC50,mg/mL)分别为0.045、0.185和0.278.石榴皮多酚纯化物P-2对α-葡萄糖苷酶抑制作用类型为反竞争性抑制;浓度为0.01 mg/mL时该纯化物对α-葡萄糖苷酶的抑制常数Ki为1.22 μg/mL.     

一个外切菊粉酶基因的克隆表达及酶学性质

从马克斯克鲁维酵母（Kluyveromycesmarxianus）DSM5418中克隆出外切菊粉酶（INU）的成熟肽编码区域,在毕赤酵母（Pichiapastoris）GS115中实现了高效分泌表达,体积酶活力达到15．27U／mL,进一步对重组酶进行了纯化与表征。经过（NH4）2SO4沉淀、透析和分子筛过滤后,得到了纯度大于95％的纯化重组酶,SDS-PAGE分析发现INU的表观相对分子质量为9．0×10^4,大于理论预测值6．0×10^4。纯化酶液的表征结果表明,INU的最适温度和最适pH分别为55℃和5．0,在此条件下INU对菊粉的K。值和比酶活分别为1．90mmol／L和433．86U／mg,对蔗糖的K。值和比酶活分别为27．81mmol/L和1249．49U／mg,I/S值为0．34;HPLC分析表明,INU酶解菊粉的产物由果糖和葡萄糖组成;金属离子Mn2＋、Fe3｜、K｜和Co2＋对酶有促进作用,而Zn2＋、Cu2＋、Ni2＋、SDS和EDTA对酶活力有不同程度的抑制作用。     

丝孢菌Monodictys asperospera (Cooke & Massee) Ellis漆酶的分离纯化及其酶学性质

本研究首次发现Monodictyx asperospera(Cooke&Massee)Ellis具有较好的产漆酶能力.粗酶液经硫酸铵盐析、DEAE-纤维素层析及丙烯葡聚糖凝胶S-300层析纯化,纯化倍数为8.1,回收率为5.7%.漆酶分子量约为77kD,最适反应温度为55℃,最适反应pH6.0,以丁香醛连氮为底物时Km为0.163mm0l/L,Vmax为0.194 mmol(L·min),含糖量为18.14%,Cu2+对漆酶有明显抑制作用.