巨大芽孢杆菌的青霉素酰化酶基因在大肠杆菌中的克隆和表达(英文)

从巨大芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ）ＣＡ４０９８的基因组中,通过ＰＣＲ方法扩增青霉素酰化酶（ｐｇａ）基因,克隆到ｐＫＫ２２３－３质粒中,在Ｅ．ｃｏｌｉＨＢ１０１中得到表达。同时,测定了ｐｇａ基因的全部序列,推出氨基酸序列,再与不同菌种来源的青霉素酰化酶的氨基酸序列进行比较,表明它们的序列有一定的保守性,尤其是活性部位的保守性更强。     

大肠杆菌青霉素G酰化酶基因及其邻近区域的核苷酸全序列

我们由E.coli AS1.76克隆了青霉素G酰化酶的基因,并且测定了其全部核苷酸序列。青霉素G酰化酶结构基因是由下述功能片段组成的:(1)编码信号肽(26个氨基酸残基)的78个碱基对;(2)编码α-亚基(209个氨基酸残基)的627个碱基对;(3)编码间隔肽(54个氨基酸残基)的162个碱基对;(4)编码β亚基(557个氨基酸残基)的1671个碱基对。此外,我们还发现起始密码子(ATG)前有个核糖体结合位点和启动子序列以及在终止密码子(TAA)之后有个转录终止信号。与最近发表的青霉素G酰化酶基因的DNA序列比较,同源性达99.7%。     

假单胞菌sp.130 GL-7-ACA酰化酶的核苷酸和蛋白质序列分析

对来源于假单胞菌sp.130的戊二酰-7-氨基头孢烷酸（GL－7－ACA）酰化酶结构基因的全序列及所编码蛋白质的α,β亚基的N末端和C末端的氨基酸序列进行了测定。将蛋白质序列与其他同类的GL－7－ACA酰化酶进行了同源性比较,结果显示该酶与来源于假单胞菌GK16和C427的酰化酶的序列有较高同源性,而与其它同类酰化酶的同源性较低。这些酶的α亚基N－末端差别较大,但是β－亚基的N－末端有较高的保守性。     

青霉素酰化酶基因的克隆与表达Ⅳ．宿主对青霉素酰化酶基因表达的影响

选用带青霉素酰化酶基因的HindI—A片段或HindI—A及其邻接的HindI—B,c片段的4种不同的质粒pPA2,pPA4,pPA 5,pPA 6分别转化于4种大肠杆菌宿主A56,c600,HBl01,Mcl000得16种转化子并测这些转化子的青霉素酰化酶活力。结果表明：同一质粒在不同宿主中青霉素酰化酶基因表达程度有明显差别,其中以A56为最高,其次是c600和Mcl000,而以HBl01为最低。在所试验的4个宿主菌中青霉素酰化酶基因表达都具温度依赖性,而且HindI—B片段对表达有相同程度的促进作用。用DNA-RNA点滴杂交试验测定青霉素酰化酶的信使RNA的量,发现同一质粒在不同宿主中信使RNA量的差异与酶活力的差异相一致。上述结果表明宿主在转录水平上影响了青霉素酰化酶基因的表达。     

青霉素酰化酶基因的克隆与表达Ⅲ、温度在转录水平调控青霉素酰化酶基因表达

高表达的基因工程菌大肠杆菌A56(pPA22)青霉素化酶基因表达对温度敏感。在37℃几乎不产生青霉素酰化酶,在28℃以下积累青霉素酰化酶,合成酶的最适温度为20—22℃,产量可达250u,100ml。当用DNA—RNA点滴杂交法定量分析RNA时,发现在37℃培养的细胞中不积累青霉素化酶mRNA,而22℃培养的细胞中相应mRNA的量是28℃培养的细胞中的5倍。同一质粒pPA22上的氯霉素乙酰转移酶的mRNA在三种温度培养的细胞中的。浓度相同。将37℃培养的细胞转移到22℃继续培养,当菌体不继续增殖时,细胞内仍无青霉素酰化酶及其mRNA的积累。上述结果表明温度在转录水平上专一地调控了青霉素酰化酶基因的表达,在37℃长时期培养的细胞中青霉素酰化酶基因被永久地关闭。     

温度对大肠杆菌青霉素G酰化酶基因表达的影响

含有大肠杆菌青霉素G酰化酶基因的质粒pWGA在菌株DH5α中表达时,表现为温度敏感。在30℃和37℃两种培养温度下,用Northern Blot和Western Blot研究了菌体的转录水平和翻译水平。结果表明菌体培养温度升高不影响mRNA的转录,但不利于青霉素酰化酶前体蛋白的正确加工,导致青霉素酰化酶在37℃发酵生产时酶活力单位的下降。     

紫杉醇酰化酶多基因家族成员克隆时的引物设计与PCR参数优化

紫杉醇酰化酶多基因家族是催化红豆杉紫杉醇合成过程中的各酰化酶基因的总和。该基因家族的不同成员之间具有很高的保守性,本实验以该基因家族中的紫杉烷2α-O-苯甲酰转运酶（TBT）基因克隆为例,从引物设计与PCR参数优化角度,总结了针对类似高保守性多基因家族的基因克隆的经验,表明分别在保守性极高部位设计第一次扩增引物及在保守性极低部位设计巢式引物,并采用touchdown PCR程序及高效能的Zaq DNA聚合酶是成功的关键。     

云南红豆杉紫杉烷2α-O-苯甲酰转运酶基因的克隆及定性

通过RACE技术,克隆了云南红豆杉紫杉烷2α-O-苯甲酰转运酶基因(TyTBT),该酶催化2-去苯甲酰-7,13-二乙酰巴卡亭Ⅲ生成7,13-二乙酰巴卡亭Ⅲ,是紫杉醇合成途径中的关键酶之一.TyTBT基因cDNA全长1481 bp,含有1 320 bp的开放读码框,编码440个氨基酸的多肽,分子量为50 050 Da,等电点为6.17.氨基酸序列比对表明TyTBT同植物酰化酶家族的其它成员有较高的相似性,超过67%,同东北红豆杉和曼地亚红豆杉的紫杉烷2α-O-苯甲酰转运酶氨基酸序列的一致性和相似性达到最高,分别为95%和96%.广泛地比对分析证明这种较高的相似性在红豆杉属的其它酶家族中具有普遍性,进化树分析表明同东北红豆杉和曼地亚红豆杉的紫杉烷2α-O-苯甲酰转运酶(TBT)的相似性高于紫杉醇合成途径中的其它酰化酶.     

利用DNA家族重排提高青霉素G酰化酶合成活力

NA家族重排技术是酶定向进化的有力工具 ,已在实际应用中获得了巨大成功。来源于Providenciarettgeri、Escherichiacoli和Kluyveracitrophila的青霉素酰化酶基因序列同源性为 6 2 .5 %～ 96 .9%。在Providenciarettgeri青霉素酰化酶基因克隆和表达的基础上 ,利用DNA家族重排技术构建了上述基因的嵌合体突变库。通过平板初筛获得有活力的阳性克隆 ,表达提取突变酶测定其合成水解活力比。对突变酶进行随机测序的结果表明多基因嵌合体突变库显示出明显的多样性。通过一轮重排及筛选 ,获得了合成活力提高 4 0 %的突变酶 ,并且发现α亚基的重排对酶合成活力的提高更加有效。上述方法的应用有望获得合成活力进一步提高的青霉素G酰化酶。     

豇豆几丁质酶N端序列测定及与其它植物的比较

通过自动 Edman降解程序 ,测定了经诱导、纯化的豇豆几丁质酶 N端 1 0个氨基酸的序列 ,并将该序列与其它植物几丁质酶 N端相应部分的氨基酸序列进行了比较分析。结果表明 ,该豇豆 ( Vigna sesquipedalis)几丁质酶 N端 1 0个氨基酸的序列为 EQCGSQAGGA,与 类几丁质酶同一部分同感序列同源性高达 1 0 0 % ;而与 、 及 类几丁质酶的相应序列均无同源性。结合考虑此酶的等电点 ( 8.3)及分子量 ( 33k D) ,可推测该豇豆几丁质酶属于 类几丁质酶。其 N端序列的高度保守性提示 ,该段序列可作为 类几丁质酶的一段主要特征序列 ,并可据其合成核酸探针 ,以分离、克隆其它 类几丁质酶编码基因。     

非核糖体肽合成酶基因腺苷酰化结构域序列克隆及分析

微生物许多非核糖体肽类次生代谢产物主要是由非核糖体肽合成酶(NRPS)催化合成。参考Gontang发布的非核糖体肽合成酶(NRPS)通用引物设计扩增NRPS腺苷酰化结构域基因序列的特异引物,从海洋链霉菌L1的基因组DNA中扩增获得一个715 bp的NRPS基因序列。测序结果及比对分析表明该片段属于NRPS腺苷酰化结构域部分序列。对其拟翻译的氨基酸序列组成成分、理化性质进行分析,显示其包含AFD class I超基因家族核心结合区,为NRPS腺苷酰化结构域(A结构域)所在区域。对氨基酸序列的二级结构预测和三级结构模拟,发现与数据库中肠菌素合酶F组分的结构相似。为后续研究A结构域的特异性及完整NRPS基因簇克隆提供了参考。     

红纹黄单胞菌a-氨基酸酯水解酶的克隆、序列分析及热稳定性提高

【目的】克隆红纹黄单胞菌α-氨基酸酯水解酶基因全序列,对序列进行生物信息学分析,并提高酶的热稳定性。【方法】利用多聚酶链式反应(PCR)克隆α-氨基酸酯水解酶基因全序列;应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过同源建模,预测红纹黄单胞菌α-氨基酸酯水解酶的三维结构;通过定点突变替换氨基酸序列中高度柔性的位点,提高该酶的热稳定性。【结果】从红纹黄单胞菌(Xanthomonas rubrillineans)中扩增得到α-氨基酸酯水解酶基因aeh(GenBank登录号JF744990),核苷酸序列长度1 917 bp,编码638个氨基酸。序列比对和同源性分析显示,该酶与白纹黄单胞菌Xanthomonas albilineans str.GPE PC73的肽酶及地毯草黄单胞菌Xanthomonas axono-podis pv. citri str. 306的戊二酰-7-氨基头孢烷酸酰化酶氨基酸序列相似性最高,分别为91%和83%,系统进化分析表明,该酶与白纹黄单胞菌Xanthomonas albilineans str. GPEPC73的肽酶亲缘性最高。基于预测的三维模型,对高度柔性的位点进行饱和突变,从282株突变体中筛选得到3株T50较野生型高5°C以上的突变体。【结论】对红纹黄单胞菌AEH的氨基酸序列分析有助于探索同源蛋白的进化过程。对高度柔性位点进行饱和突变的策略可以用于提高热稳定性。     

GL—7—ACA酰化酶在大肠杆菌中的分泌表达

利用来自假单胞菌的ＧＬ－７－ＡＣＡ酰化酶的信号肽和表达元件基因片段构建了ＧＬ－０７－ＡＣＡ酰化酶的分泌型高表达质粒ｐＴｒｃＣＡ１Ｓ和ｐＫＫＣＡ１Ｓ,其中ｐＴｒｃＣＡ１Ｓ为ＩＰＴＧ诱导型质粒,ｐＫＫＣＡ１Ｓ为组成型质粒。ｐＴｒｃＣＡ１Ｓ和ｐＫＫＣＡ１Ｓ转入受体菌ＴＧ１中都可高表达ＧＬ－７－ＡＣＡ酰化酶基因并将表达产物转运到周质空间,完整细胞酰楷酶比活力分别为２３．９单位每克菌体和１８．３单位每克菌体     

青霉素酰化酶基因克隆成功

据“科学报”(1984年.5.17)报道,中国科学院上海药物研究所科研工作者从事“青霉素酰化酶基因工程研究”取得进展,首次在国内获得载有青霉素酰化酶基因的克隆菌株,目前他们正在加紧进行高效生产菌种的构建工作,预计可以较快地在生产上得     

大肠杆菌AS1.76青霉素G酰化酶基因的克隆和定位

通过DNA体外重组,由E. colt AS 1.76菌株染色体DNA获得了青霉素G酰化酶基因克隆。测定了pPGA20质柱的限制性内切酶图谱,并构建了若干个pPGA2(／的变种。这些变种的酶活力及其酶切位点关系的分析结果表明,青霉素G酰化酶基因定位在 HindIII 和Sinai酶切位点之间小于2．8Kb DNA片段上。     

云南萝芙木pnae基因全长克隆及其序列分析

根据已知的其他物种PNAE酶cDNA序列设计引物,采用RT-PCR技术从云南萝芙木叶片中扩增获得pnae基因部分cDNA序列即PNAE酶基因中间大片段,再用RACE技术获得其两端序列。序列拼接得到完整的1 004 bp的PNAE酶基因,根据获得的序列,分析得到795 bp的开放阅读框,编码264个氨基酸。序列分析显示,云南萝芙木中PNAE酶氨基酸序列与蛇根木中的该酶氨基酸序列同源性高达90%,但和其他植物物种中的PNAE酶氨基酸序列,以及其他物种间的PNAE酶氨基酸序列同源性都不高,在40%-60%之间,表明不同物种中PNAE酶氨基酸序列不具有全序列的高度同源性。进一步序列分析发现,在各植物的PNAE酶氨基酸序列中都存在两个高度保守的氨基酸区域,表明不同物种中PNAE酶存在共同的高度保守区段。     

青霉素酰化酶基因的克隆与表达Ⅱ 质粒pPAl的限制性酶切图及青霉素酰化酶基因的定位

前文报道重组质粒pPAl中9．1kb的EcoRI片段上带青霉酰化酶基因。用16种限制性内切酶消化pPAl,其中ApaI,KpnI,SacI,SacI,SmaI及XhoI等六种内切酶在pPAl上无切口; BamHI,ClaI,Sph I,BglI为单切口;Sal为双切口,AvaI,HindI及PvuI为三切口,EcoRV为五切口。经交叉双酶解法测定各片段的大小,作出质粒pPAl的限制性酶切图。在包含青霉素酰化酶基因的9．1kbEcoRI片段上,BglI有一个切口,AvaI,HindI 及PvuI都有两个切口,而EcoRV有四个切口,SalI,BamHI,ClaIKSphI不切9．1kb的EeoR I片段。HindI切9．1kb EcoR I片段为A(3．5kb),B(2．7kb)及C(2,9kb)等三个片段。经Hind I部分水解后连接,转化大肠杆菌HB101得到一系列带不同Hind 1片段的质粒的转化子,青霉素酰化酶活性测定证明其基因位于Hin d II—A片段上。合成青霉素酰化酶仍需苯乙酸诱导,并被葡萄糖阻遏,Hind I—B片段的存在能增加青霉素酰化酶基因的表达,而c片段无显著影响。     

调控蛋白CRP和FNR对青霉素G酰化酶基因表达的影响

青霉素G酰化酶的表达受多种因素的调控。利用crp和fnr基因缺陷型菌株研究了葡萄糖阻遏和氧调控的机制。结果表明：FNR对pac表达不起调控作用,CRP对pac基因表达有正调控作用．并且CRP的结合位点位于结构基因上游的DNA序列上。随后,测定结构基因上游调控区的DNA序列,发现可能的CRP蛋白结合位点的同源保守序列为TGTGA。     

一株产多种β-内酰胺类抗生素酰化酶菌株的筛选

为了从大量的候选菌株中快速筛选头孢菌素酰化酶产生菌,设计并合成了一系列头孢菌素酰化酶的底物类似物。这些酰胺类的底物类似物由二部分组成,一部分为与头孢菌素相同或相似的侧链,另外一部分为发色基团或便于检测的基团。它们被酰化酶水解酰胺键以后可以方便快速的检测,因此用于对大量菌株进行快速筛选。采用这些化合物筛选到6株酰化酶阳性菌株。其中菌株ZH0650能够同时水解GL7ACA和多个底物类似物。进一步研究表明,该菌至少产生3种酰化酶,ADNABA酰化酶,青霉素G酰化酶和头孢菌素C酰化酶。我们初步纯化了ADNABA酰化酶和青霉素G酰化酶,并对头孢菌素C酰化酶的活力进行了鉴定。这是首次报道的可以产生青霉素G酰化酶和头孢菌素酰化酶等多种酰化酶的菌株,具有良好的应用前景。     

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。