FAD依赖的葡萄糖脱氢酶多拷贝毕赤酵母菌株的构建及高效表达

通过体外多拷贝构建实现FAD依赖的葡萄糖脱氢酶(FAD-GDH)在毕赤酵母(Pichia pastoris)X33菌株中的高效表达。将前期构建的经密码子偏好性优化FAD-GDH基因插入到pPICZαA质粒中，通过同尾酶法酶切酶连构建含1～4个表达盒的重组表达质粒，分别电转至毕赤酵母X33中，成功筛选到各种重组菌株。qRT-PCR测定结果表明，载体所含的表达盒数目与嵌合进毕赤酵母基因组中的GDH基因拷贝数之间存在正相关关系。重组菌在试管水平用甲醇诱导72 h,酶活达到最高，其中4拷贝的转化子表达水平最高；选择1拷贝和4拷贝转化子进行10 L发酵罐扩大培养，1拷贝菌株诱导108 h酶活达到最高697.125 U/mL,4拷贝菌株诱导132 h酶活达到最高1 063.279 U/mL,比1拷贝酶活提高52.52%。结果表明通过增加目的基因拷贝数策略有助于提高FAD-GDH的表达量，为其进一步扩大生产提供参考。     

合成耐高温α-淀粉酶PFA在巴斯德毕赤酵母中的分泌表达

PFA是来源于Pyrococcus furious的一种耐高温α-淀粉酶,为了使PFA能够在巴斯德毕赤酵母中高效表达,根据巴斯德毕赤酵母密码子的偏好性对PFA的基因序列进行密码子优化,人工合成耐高温淀粉酶PFA基因pfa,并连接到巴斯德毕赤酵母中表达载体pPIC9K上,得到重组质粒pPIC9K-pfa。重组质粒线性化后转化到巴斯德毕赤酵母菌株GS115中,重组菌株在摇瓶中用甲醇诱导表达,分泌表达酶活最高为220U／L。     

耐热羧肽酶Taq基因在毕赤酵母中的表达

为了获取表达羧肽酶Taq毕赤酵母工程菌,通过密码子优化,依据毕赤酵母密码子偏爱性,在体外合成了栖热水生菌的耐热羧肽酶Taq基因。将该基因克隆到毕赤酵母表达载体p HBM905A上并引入6×His标签,构建了重组质粒p HBM905A-Cpase Taq。将该重组质粒转化毕赤酵母GS115,经1%甲醇诱导表达72 h,酶产量达0.1 mg/m L。对纯化的重组酶进行酶活性分析表明在75℃,p H为7.5时,该酶比酶活性为80 U/mg。本研究首次证明了羧肽酶Taq能在毕赤酵母中有效分泌表达,可以被大量制备,进而为多肽水解为氨基酸奠定工业基础。     

利用毕赤酵母系统表达重组人生长激素的研究

为了获得重组人生长激素在毕赤酵母中高表达的菌株,按毕赤酵母基因密码子偏爱性,人工合成hGH的全基因序列.该基因被克隆到穿梭质粒pPIC9K中,PEG1000介导转入毕赤酵母GS115细胞,通过G418筛选获得高拷贝转化子.在甲醇的诱导下.实现了hGH在毕赤酵母中的成功表达.通过发酵条件的优化.发酵上清中的表达量达1537 mg/L经过超滤和两步层析,重组蛋白的得率这35%,纯度为97%,相对分子质量测定表明重组蛋白的相对分子质量与理论值相近.N-端氨基酸测序证实hGH基因在毕赤酵母中获得正确的表达.     

洛伐他汀酰基转移酶在毕赤酵母中的高效表达

目的:构建并筛选高效表达洛伐他汀酰基转移酶(Lov D)的毕赤酵母重组菌株。方法:将突变的Lov D基因克隆到毕赤酵母胞外表达质粒p PIC9K和胞内表达质粒p AO815中,将重组表达质粒电转入毕赤酵母GS115中,得到毕赤酵母重组菌株,通过摇瓶发酵筛选高酶活力的重组菌株;在此基础上,研究重组菌在5L发酵罐中的高密度发酵,并将所得酶液进行辛伐他汀催化反应。结果:p PIC9K-Lov D胞外表达重组菌的酶活是p AO815-Lov D胞内表达重组菌的3倍。筛选到酶活高的p PIC9K-Lov D-3菌株进行5L发酵罐放大实验,经过96 h的甲醇诱导表达,酶活可达609.3 U/L;发酵所得酶液冻干后进行酶功效实验,反应45 h后,其底物转化率可达96%以上。结论:构建的毕赤酵母胞外表达菌株可高效表达洛伐他汀酰基转移酶,培养液上清杂蛋白较少,有利于后续分离和纯化,为洛伐他汀酰基转移酶的工业化生产奠定了基础。     

乙醛脱氢酶2基因在毕赤酵母中的表达和分离纯化

将乙醛脱氢酶2（ALDH2）基因整合到质粒pPIC9K上,构建重组表达载体pPIC9K-coALDH2,用电转导将表达质粒pPIC9K-coALDH2转化至毕赤酵母GS115中,在毕赤酵母中表达经密码子改造的ALDH2。结果表明：重组基因工程菌GS115（pPIC9K-coALDH2）发酵液中蛋白质量浓度为8.40 mg/L,1 mL发酵液中酶活为11.35 mU。     

黑曲霉果胶裂解酶基因毕赤酵母在Pichia pastoris GS115中的表达

利用RT-PCR技术从黑曲霉(EIM-6)中扩增得到去除信号肽的果胶裂解酶基因A,将其插入到毕赤酵母表达载体pPIC9k上,构建重组表达质粒pPIC9K-pelA,电击转化毕赤酵母GS115,得到了表达成功的工程菌株。用终浓度为1.5%的甲醇对其进行诱导,将发酵上清液浓缩后,用盐酸法测定其酶活可以达到2.3U/mL。通过对重组毕赤酵母诱导表达产物进行SDS-PAGE鉴定,发现重组毕赤酵母分泌了1个约38kD的蛋白,与该酶基因产物的理论值相符,并通过水解圈法测定验证,均说明果胶裂解酶得到正确的分泌表达.     

人小肠三叶因子在毕赤酵母中克隆表达及对肠粘膜修复作用的研究

为了研究人肠三叶因子(hITF)对肠粘膜的保护作用,利用RT-PCR从肠粘膜中扩增出hITF基因片段,与诱导分泌型毕赤酵母载体pPIC9连接构建了重组质粒pPIC9hITF,重组质粒转化至宿主菌GS115,经过PCR鉴定和转化子发酵筛选,得到一个重组毕赤酵母高产菌株GS115/pPIC9hITF。在5L发酵罐中用基本盐培养基培养重组菌株,添加甲醇诱导表达hITF,离心收集的上清液通过离心交换层析纯化得到hITF。质谱鉴定结果表明纯化的hITF与天然提取产品在N端序列上完全相同。细胞实验和动物实验结果表明重组hITF能够促进细胞迁移,并可以保护肠粘膜免受有害因子的侵袭,保持了较好的生物学活性。     

黄瓜膨胀素的重组表达及活性分析

目的:提高纤维素的酶水解效率和开发高效的纤维素酶水解过程。方法:采用RT-PCR方法从黄瓜胚轴细胞中分离了膨胀素S1的cDNA,并使之与毕赤酵母表达质粒pPICZ(A连接,形成重组质粒pPICZ(A-exs1。通过电转化方法,用质粒pPICZ(A-exs1转化巴氏毕赤酵母GS115,得到重组菌株P.pastoris-exs1。在该重组菌株中,膨胀素的基因通过同源重组整合在毕赤酵母的染色体上,并处于毕赤酵母甲醇氧化酶启动子的下游。重组菌株P.pastoris-exs1在甲醇诱导下可合成并分泌膨胀素。结果:培养上清液没有纤维素酶活性,但具有破坏滤纸纤维素结晶结构的能力。培养上清液与里氏木霉纤维素酶等量混合后,可使纤维素酶的滤纸酶活力提高50%。结论:采用巴氏毕赤酵母GS115重组成功表达了黄瓜膨胀素,其表达产物可以促进纤维素酶对滤纸的水解。     

小鼠IL-35基因毕赤酵母表达载体的构建及表达

目的构建真核酵母表达载体pPIC9K与小鼠IL-35基因的重组质粒pPIC9K-mIL-35-His,在毕赤酵母GS115菌株中诱导表达,并对其进行鉴定。方法以pET-30a-mIL-35为模板,用PCR扩增出IL-35去信号肽基因全序列,并在3'端引入His标签,构建重组质粒pPIC9K-mIL-35-His,经SalⅠ线性化重组质粒后,用电穿孔方法将该基因转染毕赤酵母细胞内。经G418梯度筛选高拷贝转化子,筛选Mut+表型后经PCR进一步鉴定IL-35基因与酵母染色体是否整合。小量诱导表达筛选出高表达菌株,大量甲醇诱导表达,以SDS-PAGE及免疫印迹(Western blot)鉴定蛋白表达。结果小鼠IL-35基因真核酵母表达载体pPIC9K-mIL-35-His构建成功,并且在GS115中通过甲醇诱导表达,经SDS-PAGE及Western blot分析,可见相对分子质量约为65 000的目的蛋白。结论实验所构建的重组质粒pPIC9K-mIL-35-His可在毕赤酵母GS115中正确的表达小鼠IL-35基因。     

用GAP启动子在Pichia pastoris GS115中组成型表达鼠灰链霉菌腺苷酸脱氨酶

【目的】构建产AMP脱氨酶的重组毕赤酵母(Pichia pastoris GS115)菌株,并初步优化其发酵条件。【方法】以鼠灰链霉菌(Streptomyces murinus)基因组为模板PCR扩增获得腺苷酸脱氨酶基因AMPD,以pGAP9K为载体构建重组表达质粒pGAP9K-AMPD并通过电转化法转入Pichia pastoris GS115,筛选转化子对其酶活进行测定,并初步优化其发酵条件。【结果】构建了毕赤酵母重组菌,通过分光光度法测定,显示重组菌有明显的酶活;初步优化发酵条件为:该重组菌最适发酵培养基为:甘油2%,蛋白胨2%,酵母膏1%,KH2PO40.5%,MgSO4·7H2O0.05%,pH 6.0;发酵条件为:接种龄24 h,转接量3%,30°C﹑200 r/min培养96 h,取发酵上清液测定酶活,重组菌腺苷酸脱氨酶酶活达到2 230±60 U/mL。【结论】构建了一株产AMP脱氨酶活性较高的重组毕赤酵母菌株,并通过优化发酵条件使其酶活达到2 230±60 U/mL。为AMP脱氨酶工业化生产奠定了一定的基础。     

碱性果胶酶高产菌株的构建和高密度发酵

碱性果胶酶可用于苎麻脱胶和棉织物前处理的精练工艺,与传统的高温碱煮相比,具有保护纤维、降低能耗和化学污染的优势,因此获得高表达的碱性果胶酶基因工程菌,低成本生产碱性果胶酶对于纺织工业节能减排具有重要的意义。前期研究工作已经将来源于枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 168的碱性果胶酶基因pel经过密码子优化后在毕赤酵母Pichia pastoris GS115中成功表达。本研究为了提高其表达量,首先利用启动子和信号肽都优化的载体pHBM905BDM进行表达,摇瓶酶活从68 U/mL增加到100 U/mL,qPCR检测转录水平提高了27%。再利用果胶底物平板筛选水解圈大的转化子进行摇瓶发酵获得菌株GS115-pHBM905BDM-pels4,摇瓶酶活为536 U/mL。随后构建重组质粒pPIC9K-pels,电转化菌株GS115-pHBM905BDM-pels4,利用抗生素G418平板进行筛选,在含4 mg/mL的G418抗性平板上得到菌株GS115-pHBM905BDM-pPIC9K-pels1,摇瓶酶活为770 U/mL,qPCR测定含7个拷贝目的基因。最后将该菌株在5 L的发酵罐中进行高密度发酵,果胶酶酶活提高至2 271 U/mL。该碱性果胶酶酶活已达到目前酵母表达的最高水平,说明其具有很好的应用于纺织工业的潜力。     

黑曲霉阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的组成型表达

【目的】实现黑曲霉来源的阿魏酸酯酶在毕赤酵母(Pichia pastoris GS115)中的组成型表达。【方法】以黑曲霉(Aspergillus niger)基因组为模板,经重叠延伸PCR扩增得到阿魏酸酯酶基因(AnfaeA),将其与载体pGAP9K相连,构建重组表达载体p GAP9KAnfae A,经SalI线性化后电转入毕赤酵母GS115中,得到重组菌株。高效液相色谱法测定发酵液中阿魏酸酯酶活力,并对重组菌进行了发酵优化。【结果】克隆得到783 bp的阿魏酸酯酶编码基因并实现了其在毕赤酵母中的组成型表达。重组菌发酵84 h后,上清液中酶活达5.72±0.10 U/m L。重组酶(reAnfaeA)经分离纯化后比酶活为59.75 U/mg,大小约为40 k D。发酵优化结果为:葡萄糖40.0 g/L,蛋白胨10.0 g/L,酵母膏30.0 g/L,CaCO_3 0.2 g/L,种龄28 h,接种量3%(体积比),装液量50 m L/250 m L。在此条件下发酵培养,酶活达15.60±0.23 U/m L。【结论】阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的组成型表达,对研究毕赤酵母组成型表达系统和阿魏酸酯酶的发酵生产具有一定的借鉴意义。     

用GAP启动子在毕节酵母中组成型表达人血管抑制素

为探索用GAP启动子(PGAP)取代AOX1启动子(PAOX1),在毕节酵母(P．pastortis)中组成型表达外源蛋白的可能性,应用PCR方法从P．pastoris染色体中扩增了GAP启动子,以其取代诱导型表达载体pPIC9K上的PAOX1,构建了组成型表达载体pGAP9K。将人血管抑制素(AS)基因重组于pGAP9K的多克隆位点,获得含As基因的重组质粒pGAP9K-AS。转化P．pastorisGSll5,对获得的高拷贝转化子P．pastorisGSll5(pGAP9K-AS)进行组成型表达,同时以诱导型转化子P．pastoris GSll5(pPIC9K-AS)作为对照。SDS-PAGE结果显示：组成型转化子于培养4d后AS的表达水平已达到高峰,分泌量为58mg／L;而诱导型转化子诱导4d后表达的AS仅是组成型表达的70％,诱导6d后达到高峰,表达量也只是组成型表达系统表达高峰时(4d)的86％。CAM分析和抗癌实验结果显示：P．pastortis GS115(pGA．P9K-S)和P．pastoris GS115(pPIC9K-AS)表达的AS均具有抑制血管生成和C57BL／6J实验小鼠的B16黑色素瘤的生长,其平均瘤重抑制率分别达到90．61％和90．54％。以上结果表明,以GAP启动子构建的组成型表达系统具有发酵时间较短、表达水平较高、不用甲醇诱导、操作系统比较简单等优点,PGAP可以取代PAOX1在P．pastoris中表达AS及其他外源蛋白。     

Synthesis of Drosophila melanogaster acetylcholinesterase gene using yeast preferred codons and its expression in Pichia pastoris

To improve the expression level of recombinant Drosophila melanogaster AChE (R-DmAChE) in Pichia pastoris, the cDNA of DmAChE was first optimized and synthesized based on the preferred codon usage of P. pastoris. The synthesized AChE cDNA without glycosylphosphatidylinositol (GPI) signal peptide sequence was then ligated to the P. pastoris expression vector, generating the plasmid pPIC9K/DmAChE. The linearized plasmid was homologously integrated into the genome of P. pastoris GS115 via electrotransformation. Finally seven transformants with high expression level of R-DmAChE activity were obtained. The highest production of R-DmAChE in shake-flask culture after 5-day induction by methanol was 718.50units/mL, which was about three times higher than our previous expression level of native DmAChE gene in P. pastoris. Thus, these new strains with the ability to secret R-DmAChE in the medium could be used for production of R-DmAChE to decrease the cost of the enzyme expense for rapid detection of organophosphate and carbamate insecticide residues.     

短小芽孢杆菌木聚糖酶基因在毕赤酶母中的分泌表达及酶学性质研究

将短小芽孢杆菌HB030的内切-1,4-木聚糖酶基因克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K,得到重组质粒pH-BM220,将pHBM220经酶切后分别转化三株毕赤酵母KM71、GS115、SMD1168,该木聚糖酶基因在三株毕赤酵母中均实现了分泌表达,将重组毕赤酵母KM71（pHBM220）,GS115（pHBM220),GS115(pHBM220),SMD1168（pHBM220）分别诱导产酶,对重组酶进行相关的酶学性质分析表明,三的最适反应pH值约为5.5,最适反应温度约为60℃,在其最适反应条件下测得三粗酶液酶活分别为10.80IU/mL,11.63IU/mL,9.68IU/mL,重组毕赤酵母KM71（pHBM220）所产酶的热稳定性较好,而在pH稳定性方面三没有太大的差异。     

人源血管紧张素转化酶-C结构域在毕赤酵母中的表达

血管紧张素转化酶 (ACE,EC3.4.15.1) 在调节血压方面具有重要作用,研究证实,ACE-C结构域是体内使血管紧张素I (AngI) 分解的主要活性位点。PCR扩增ACE-C结构域基因片段,克隆至分泌表达载体pPIC9K,转化毕赤酵母GS115,阳性克隆再次电转,用G418筛选高拷贝的酵母菌落进行表达条件优化,获得0.5 g/L的蛋白表达量及7.178 U/mL的酶活力。经Ni+亲和层析纯化,获得纯度大于97％的目的蛋白。Captopril对酶的抑制试验证明ACE-C结构域可望成为新一代抗高血压药物ACE抑制剂筛选的理想酶靶。     

人精氨酸酶在毕赤酵母的高效表达、纯化和活性研究

目的：人精氨酸酶（Arginase, Arg）的基因arg在毕赤酵母高效分泌表达,建立相应纯化工艺路线,研究重组人精氨酸酶的活性。方法：将人精氨酸酶基因arg按正确的阅读框架插入到毕赤酵母表达载体pPIC9α信号肽基因后,构建得到重组毕赤酵母表达质粒。转化毕赤酵母GS115筛选高表达菌株。结果：成功构建了酵母表达载体pPIC-Arg,转化毕赤酵母GS115后筛选到分泌表达目的蛋白Arg的菌株,目标蛋白可以分泌到培养基中。经过膜过滤和凝胶过滤层析对培养基上清进行纯化,即可获得纯度达到95%的活性产物。活性测定表明,纯化的Arg比活性为310 IU/mg。结论：成功构建了Arg的毕赤酵母高效表达菌种,建立了目标物质的分离纯化工艺。     

带His-tag的解脂耶氏酵母脂肪酶Lip2在毕赤酵母中的表达及纯化

将去自身信号肽并且N-端带6×His标签的YlLip2基因克隆至表达载体pPIC9K中,电转化GS115获得高效表达脂肪酶His₆-YlLip2的基因工程菌。筛选到的阳性克隆子摇瓶发酵脂肪酶活力最高为400U/ml。对重组毕赤酵母在10 L发酵罐中表达His₆-YlLip2的分批补料发酵工艺进行了初步优化,探讨了培养基、pH、温度对生物量和重组蛋白表达量的影响。结果表明:采用FM22培养基,诱导温度为25℃,pH 5.0,甲醇诱导114 h后His₆-YlLip2的最高酶活力达到3160U/ml。SDS-PAGE分析表明,蛋白的分子量大约为38kDa。重组的His₆-YlLip2经镍柱一步纯化后的纯度达到95.43%,比酶活达到4250U/mg。