工程改造龟裂链霉菌提高土霉素产量

土霉素是由龟裂链霉菌合成的一类广谱性抗生素,前期研究工作证明其生物合成受其自身途径特异性调控蛋白OtcR的直接调节,OtcR能够激活和促进土霉素合成基因簇的转录表达。在龟裂链霉菌M4018宿主内利用强启动子单独过表达OtcR蛋白,使土霉素的产量提高到原来产量的4倍;为了进一步提高土霉素产量,在M4108宿主内表达乙酰辅酶A羧化酶基因,提高其胞内土霉素合成的前体物丙二酸单酰辅酶A的含量。对出发菌株M4018进行工程改造,同时过表达途径特异性调控蛋白OtcR和乙酰辅酶A羧化酶,发酵检测改造后的重组工程菌株土霉素的产量由1.37g/L提高到9.09g/L,该研究策略对工程改造龟裂链霉菌提高土霉素的产量具有重要的指导意义。     

盐霉素在白色链霉菌中的生物合成及代谢调控研究进展

盐霉素(salinomycin)作为一种被广泛应用于畜牧业领域的重要抗生素,是具有抗肿瘤干细胞效果的一种潜在药物,其生物合成和代谢调控机制日益受到人们的关注。本文综述了白色链霉菌(Streptomyces albus)中盐霉素的生物合成机制及其次级代谢调控研究的新进展,旨在通过对盐霉素生物合成基因簇关键蛋白、聚酮骨架链合成关键酶和调控因子的分析,提出通过次级代谢调控技术提高盐霉素产量的若干策略,为进一步开发盐霉素高产工业菌株提供参考。     

链霉菌科一菌株SIPI—297的分类学研究

在筛选免疫抑制剂的过程中,从江苏无锡土壤中分离出一株好气、中温的放线菌ＳＩＰＩ－２９７,革兰氏阳性,不抗酸。对小鼠脾淋巴细胞转化和小鼠白血病细胞有明显的抑制作用。该菌的主要特征为;在气丝上形成无分枝的生孢子气丝枝（轴丝）,由大多数５～７个孢子形成的孢子链密集着生于无分枝的生孢子气丝枝两侧,且孢子链顶端卷曲。基丝不断裂。细胞壁Ⅱ型,磷酸类脂Ⅱ型。醌ＭＫ－９（Ｈ４）。ＤＮＡＧ＋Ｃ含量为７４ｍｏｌ％。同以前所报道的相关菌属通过形态学、细胞化学、分子遗传学研究比较,发现均不同于所有已知菌属,与它们的ｒＤＮＡ相似性     

在链霉菌中表达透明颤菌血红蛋白需要异源启动子

构建了质粒pIJ4083Mpro、pIJ4083|pro,pWLD8和pFW3。在浅青紫链霉菌TK24中,启动子探针质粒pIJ4083上的邻苯二酚双加氧酶基因(xylE)不能被透明颤菌血红蛋白基因(vgb)的启动子带动转录,表明vgb启动子在链霉菌中无作用。TK24中,pWLD8和pFW3均能表达透明颤菌血红蛋白(VHb),pWLD8上可能是由Plac带动vgb的表达;pFW3上vgb基因去掉了非必要部分,克隆在PCR扩增得到的glnA启动子下游,两者连成嵌合基因。     

珠江口沉积物来源链霉菌SCSIO 40020中bafilomycins的鉴定及其生物合成基因簇的异源表达

【目的】从珠江口沉积物来源的菌株SCSIO40020中分离bafilomycins,并对其生物合成基因簇进行克隆和异源表达研究。【方法】通过分析菌株SCSIO 40020的16S rRNA基因序列并构建系统发育树以鉴定菌种,以柱层析法和制备色谱法对次级代谢产物进行分离纯化,借助波谱学手段完成单体化合物的结构鉴定,采用生物信息学分析定位bafilomycins的生物合成基因簇,通过筛选菌株SCSIO 40020基因组的细菌人工染色体文库和接合转移将bafilomycins生物合成基因簇导入3种链霉菌进行异源表达,利用高效液相色谱检测异源表达菌株的发酵产物。【结果】菌株SCSIO 40020被鉴定为链霉菌属菌株,从其发酵产物中分离鉴定了2个单体化合物bafilomycinsA1和D。克隆了链霉菌SCSIO40020中bafilomycins的生物合成基因簇并推导了其生物合成途径,在3种链霉菌中表达产生了bafilomycins。【结论】从珠江口环境中获得了一株产生bafilomycins的链霉菌SCSIO 40020,成功建立了该菌株次级代谢产物生物合成基因簇的异源表达体系,并首次在链霉菌...     

无机盐对阿维链霉菌接合转移及异源表达放线紫红素的影响

摘要：【目的】阿维链霉菌可作为异源表达抗生素生物合成基因簇的良好宿主,但是需要优化含有大片段DNA质粒的接合转移效率。【方法】我们选取MgCl2、NaCl、Ca(NO3)2 和CaCl2等4种无机盐,在0－200 mmol/L浓度范围内分别研究其对大质粒向阿维链霉菌接合转移的影响,再设计完全随机试验筛选最佳条件。【结果】CaCl2对阿维链霉菌接合转移有极明显的促进作用,MgCl2也有一定提高作用。通过完全随机试验筛选出最佳的CaCl2和MgCl2浓度组合,使大质粒的接合转移效率提高11倍。同时,本研究还发现阿维链霉菌异源表达放线紫红素的最适培养基,成功表达放线紫红素。【结论】特定无机盐对阿维链霉菌接合转移效率有明显提高作用,并且能促进放线紫红素在阿维链霉菌中的表达。     

链霉菌zxy19木聚糖酶酶学性质及酶基因克隆

采用平板筛选法,从红树林放线菌中筛选到一株有较强木聚糖酶活的菌株zxy19,其16SrDNA序列与Streptomyces sampsonii的同源性仅为96%.该菌株木聚糖酶活为852.41 IU/mL,酶反应最适pH值为7,最适反应温度为60℃.用针对木聚糖酶基因保守结构域的一对简并引物扩增到该酶基因部分序列,进而通过反向PCR扩增到了完整的酶基因,对该基因序列分析结果表明此木聚糖酶基因属于糖基水解酶家族11的成员,酶蛋白氨基酸序列与已报道序列同源性最高为79%(Streptomyces lividans xylanase B).构建了该酶重组表达质粒pET-28a-xyl 696,经过IPTG诱导实现了该酶蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)中的异源表达,且通过镍柱纯化后的表达产物具有生物学活性.     

白色链霉菌乙酰木聚糖酯酶基因的克隆及生物信息学分析

乙酰木聚糖酯酶可以水解乙酰化木聚糖中的O-乙酰取代基团,消除该基团对木聚糖酶水解的空间阻碍作用,增强木聚糖酶对木聚糖的亲和力和降解能力。以白色链霉菌基因组为模板,利用简并PCR和TAIL-PCR扩增获得长约741 bp阅读框片段,编码247个氨基酸。生物信息学分析表明,该多肽片段具有AXE1家族蛋白保守区域;与已知的乙酰木聚糖酯酶蛋白C端区相比,相似性较高,二级和三级结构空间排布特点极为相似;初步判定该多肽片段为白色链霉菌乙酰木聚糖酯酶的C端区域。     

Functional identification of rub52 gene involved in the biosynthesis of rubradirin

An open reading frame, rub52, has been identified as a gene encoding thymidine diphospho-glucose 2,3-dehydratase by sequence analysis of the rubradirin biosynthetic gene cluster of Streptomyces achromogenes var. rubradiris NRRL3061.The gene codes for a protein consisting of 458 amino acids with calculated molecular mass of 50862 Da. The gene was amplified and heterologously expressed in Escherichia coli as a soluble His-tagged fusion protein. C-2 deoxygenation functionality of thymidine diphospho-4-keto-6-deoxyglucose was assigned to the rub52 gene product from in vitro enzyme assay.     

米曲霉异源蛋白表达系统研究进展及展望

米曲霉作为一种重要的工业微生物,在异源蛋白表达方面已有广泛应用,受限于被表达蛋白的修饰及分泌过程,目前实际生产使用的基因供体主要局限于其他真菌,尤其是丝状真菌。当外源基因来源于植物、昆虫和哺乳动物时,米曲霉所生产的异源蛋白产量及生物活性往往不尽如人意。本文综述了米曲霉作为宿主表达异源蛋白的研究进展,包括其现有的遗传操作手段及异源表达方面的应用及探索,重点介绍了应用过程中面临的挑战和解决策略,另外,对米曲霉表达异源蛋白的应用前景及发展方向进行了展望。     

slnN基因在盐霉素生物合成中的调控功能分析

【目的】研究盐霉素生物合成基因簇上游潜在调控基因slnN的功能。【方法】本实验利用遗传操作技术,分别对白色链霉菌出发菌株Streptomyces albus BK3-25中的slnN基因进行敲除和过表达,然后利用抑菌圈实验和发酵实验,分别检测不同衍生菌株中盐霉素生物合成产量的变化。同时利用qRT-PCR分析衍生菌株与原始出发菌株之间的结构基因表达差异。【结果】结果表明在slnN基因缺失株(slnNDM)中,盐霉素的表达水平提高了35%左右;而在slnN基因过表达株(slnNOE)中,盐霉素产量下降达43%左右。qRT-PCR分析进一步发现slnN基因缺失,会引起slnO和slnA1基因的上调;而slnN基因过表达后,一方面会下调slnO与slnA1基因的表达,另一方面引起slnT1、slnF基因上调。【结论】本研究证实slnN基因对盐霉素的生物合成具有明显的负调控作用,其机制有待进一步研究。     

人肿瘤坏死因子β(hTNFβ)在变铅青链霉菌中的表达研究

以变铅青链霉菌为宿主研究了人INFβ(hTNFβ)的异源表达。应用链霉菌S.VENEZUELAC cbs762.70分泌产生的枯草杆菌蛋白酶抑制剂vsi基因的启动子、表达调控序列和分泌信号肽序列,分别对hTNFβ进行了直接分泌表达、分泌融合表达和胞内表达。将hTNFβ的cDNA分别直接融合于vsi信号肽序列下游2个氨基酸处、vsi全长基因之后以及vsi起始密码子ATG的下游,获得的表达盒分别克隆至链霉菌高拷贝质粒pIJ486,转化Streptomyces lividans TK24,获得了重组菌株S.lividans(pIJ486-hTNFβ),s.LIVIDANS(PIJ486-vsi-hTNFβ)和S.lividans(pIVPA-hTNFβ)。分别对不同的重组菌株进行摇瓶培养,对其培养的上清液和细胞裂解液进行SDS—PAGE和Westen杂交,结果表明：hTNFβ在重组菌株中均获得了表达,且直接分泌产物和胞内表达产物均具有生物学活性。hTNFβ直接分泌表达产物的分子量约为16kDa,NB培养基中培养48h时表达水平约为0．7mg／L。胞内表达产物分子量与对照重组hTNFβ一致(18．7kDa),但随培养时间的延长远步降解为16kDa,NB培养基中培养48h时的表达水平(25．1mg／L)远高于其直接分泌表达水平。     

双孢蘑菇酪氨酸酶基因在酿酒酵母中的异源表达及其酶学特性

【目的】在酿酒酵母中异源表达双孢蘑菇来源的酪氨酸酶基因PPO2,并研究酪氨酸酶在酿酒酵母胞内及胞外的酶学特性。【方法】提取双孢蘑菇总RNA,通过RT-PCR克隆酪氨酸酶基因PPO2,构建表达载体pSP-G1-PPO2,并转化至酿酒酵母进行表达,采用镍亲和层析纯化蛋白并研究其酶学性质。【结果】在酿酒酵母中正确表达了大小为65 kDa的酪氨酸酶蛋白。重组酶能催化底物酪氨酸产生黑色素。体外活性测定表明,酪氨酸酶催化最适温度为45°C,以酪氨酸和多巴为底物时最适pH分别为7.0和8.0。在酿酒酵母中测得底物酪氨酸浓度低于2.5 mg/mL时,黑色素的产量与底物浓度呈现正相关性。【结论】来源于双孢蘑菇的酪氨酸酶基因PPO2在酿酒酵母中成功表达,重组酶具有良好的酶学特性。利用酪氨酸酶产物黑色素的产量与底物浓度呈现正相关性这一特性,可将其作为细胞酪氨酸产量的传感器,为高通量筛选酪氨酸高产菌株提供了思路。     

一株海洋来源铜绿假单胞菌Gxun-7角蛋白酶基因的克隆、表达及重组酶酶学性质

【背景】角蛋白酶是一类特异性降解角蛋白的水解酶,在动物饲料、生物肥料、医学、洗涤、制革及环境治理等方面具有重要的应用潜力。【目的】对前期从海洋环境筛选出的一株铜绿假单胞菌Gxun-7的角蛋白酶基因进行克隆、表达,并探究重组酶酶学性质,为角蛋白酶在工业生产中的应用奠定基础。【方法】以铜绿假单胞菌Gxun-7基因组推定的角蛋白酶基因为基础,设计引物克隆获得角蛋白酶基因kp2,构建重组表达质粒pET22b-kp2,并转化到E. coliRosettagamiB (DE3)中进行诱导表达,同时对重组表达菌株的表达条件进行优化。利用镍柱分离纯化重组角蛋白酶并研究其酶学性质。【结果】重组角蛋白酶的分子量约为33 kDa,最适温度和pH值分别为40 ℃和8.0,在温度30-60 ℃和pH 6.5-8.0具有较好的稳定性。金属离子Co²⁺、Cu²⁺和化学试剂十二烷基磺酸钠(sodium dodecyl sulfonate,SDS)、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)、苯甲基磺酰氟(phenylmethylsulfonyl fluoride,PMSF)对酶活力有抑制作用,而Mg²⁺、K⁺、巯基乙醇和二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)对酶活力有促进作用。重组角蛋白酶具有良好的耐盐性,在12.5%的NaCl作用下相对酶活为87.55%。以酪蛋白为底物时,酶的K_m值为60.92 mg/mL、V_max值为9.70 U/mL。【结论】海洋来源铜绿假单胞菌Gxun-7的重组角蛋白酶具有良好的温度、碱、盐稳定性,可应用于工业生产中。     

Isolation of mutants of the obligate methanotroph Methylomonas albus defective in growth on methane

A strain of Methylomonas albus BG8WM, a type 1 obligate methanotroph, which had been maintained for 2 ycars by serial passage on solid medium containing methanol as a carbon source was found to mutate at a frequency of 10^-5-10^-6 to resistance to dichloromethane (DCM^R), the parental strain BG8 did not give rise to DCM^R colonies. DCM^R strains were no longer capable of growth on methane as a carbon cource and exhibited greatly reduced or undetectable methane mono-oxygenase activity. The mutants fell into three groups on the basis of SDS-PAGE analysis of the polypeptide profiles of the particulate fraction of cell extracts. One or more of four polypeptides of Mr 70,000, 50,000, 25,000 and 23,000 were implicated as being components of the methane mono-oxygenase. Spontaneous reversion to growth on methane and sensitivity to dichloromethane occurred at a frequency of about 10^-8. The loss of methane mono-oxygenase activity was not associated with loss of the resident 55 kb plasmid.Abbreviations DCM^R dichloromethane-resistant - SDS-PAGE sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis - NMS nitrate minimal salts medium     

Expression of <Emphasis Type="Italic">Escherichia coli</Emphasis> AppA2 phytase in four yeast systems

To develop an effective fermentation system for producing Escherichia coliphytase AppA2, we expressed the enzyme in three inducible yeast systems: Saccharomyces cerevisiae (pYES2), Schizosaccharomyces pombe (pDS472a), and Pichia pastoris (pPICZ A), and one constitutive system: P. pastoris (pGAPZA). All four systems produced an extracellular functional AppA2 phytase with apparent molecular masses ranging from 51.5 to 56 kDa. During 8-day batch fermentation in shaking flasks, the inducible Pichia system produced the highest activity (272 units ml^–1 medium), whereas the Schizo. pombesystem produced the lowest activity (2.8 units ml^–1). The AppA2 phytase expressed in Schizo. pombehad 60–75% lower K_mfor sodium phytate and 28% higher heat-stability at 65 °C than that expressed in other three systems. However, all four recombinant AppA2 phytases had pH optimum at 3.5 and temperature optimum at 55 °C and similar efficacy in hydrolyzing phytate–phosphate from soybean meal.Revisions requested 18 November 2004; Revisions received 7 January 2005     

草菇过氧化氢酶基因(VvCAT1)异源表达及耐温度胁迫功能分析

[背景] 过氧化氢酶（catalase,CAT）参与真菌的生长发育,逆境胁迫时保护真菌免受氧化损伤。[目的] 实现草菇过氧化氢酶基因（VvCAT1）的异源表达,分析VvCAT1耐温度胁迫的功能。[方法] 克隆VvCAT1,构建过表达载体pBAR GPE1/VvCAT1,转化到大肠杆菌（Escherichia coli）菌株Stbl3中,异源表达草菇过氧化氢酶。测定温度胁迫后重组菌（pBAR GPE1/VvCAT1/Stbl3）与对照菌（pBAR GPE1/Stbl3）的过氧化氢酶活性和生长情况,验证VvCAT1的功能。[结果] 重组菌的CAT酶活性显著提高,生长情况显著优于对照菌。[结论] VvCAT1的导入及表达显著提高了大肠杆菌Stbl3的耐温度胁迫功能。     

龟裂链霉菌中zwf基因的克隆及其生物信息学分析

利用RT-PCR技术、巢式PCR技术、3′-RACE和5′-RACE技术从龟裂链霉菌K-16菌株中克隆获得zwf基因的全长cDNA序列。测序结果表明：经软件Vector NTI 11.0拼接zwf基因全长cDNA序列为1 679 bp,并带有一段很短的poly(A)尾巴,包含1 347 bp的开放读码框(ORF),编码一个含449个氨基酸残基的蛋白质。Blast2go生物信息学分析结果表明：该基因编码的酶为葡萄糖-6-磷酸脱氢酶,通过KEGG代谢途径注释明确该基因编码的酶是参与谷胱甘肽代谢和磷酸戊糖途径代谢的关键酶。