植酸酶phyAm基因结构延伸突变改善酶的热稳定性

将来源于黑曲霉N25的植酸酶基因phyA^m重组于大肠杆菌表达载体pET-30b（＋）,以重组表达载体pET30b-FphyA^e为模板经PCR扩增获得结构延伸突变植酸酶基因phyA^m（在植酸酶基因C端增加了来源于pET-30b-FphyA^m载体上13氨基酸残基）。含突变基因的重组表达载体pPIC9k-phyA^e在GS115酵母中表达。纯化的突变酶pp-NP^e与野生型酶PP-NP^m-8相比：PP-NPA^e的最适反应温度上升了3气,75℃处理10min,热稳定性提高21％,比活力略有提高。最适反应pH为5．6,有效pH范围pH4,6到pH6．6。比未突变酶扩大了0.4单位。     

易错PCR技术提高黑曲霉N25植酸酶活力的研究

利用易错PCR技术对黑曲霉(Aspergillus niger)N25的植酸酶基因phyA进行定向进化研究,突变基因产物重组于表达载体pET32a(+)中,并导入大肠杆菌BL21(DE3)构建突变体文库,经筛选获得了最佳突变菌株pET32a-phyAep,其植酸酶活力比出发酶提高了41.8%。突变酶的酶学性质研究发现,与野生酶相比,它的热稳定性,最适温度和最适pH值无显著变化。     

扩展青霉脂肪酶K56R叠加突变对热稳定性的影响

目的:扩展青霉脂肪酶随机突变体ep8是一株热稳定性比野生型有所提高的突变体.获得热稳定性提高的优良菌株.方法:在ep8的基础上利用重叠延伸PCR构建叠加突变重组质粒pPIC3.5K-ep8一K56R,将该质粒电转毕赤酵母(Pichia paaoris)GS115进行异源表达.结果:该叠加突变脂肪酶在毕赤酵母中获得了活性表达.15%SDS-PACE结果分析表明突变脂肪酶PEL-ep8-K56R-GS分子量与野生型PEL-GS一致,约为28kDa.叠加突变脂肪酶在37℃时酶活为852U/mL、野生型为760u/mL、随机突变体为824u/mL,叠加突变体酶活相比野生型提高了21.1%,相比随机突变体提高了3.4%.热稳定性分析数据表明叠加突变脂肪酶Tm值为40.1℃、野生型为38.7℃、随机突变体为39.9℃,Tm值相比野生型提高了1.4℃,相比随机突变体提高了0.2℃.     

植酸酶基因中稀有密码子的改造提高其在毕赤酵母中的表达量

对来源于黑曲霉N2 5(AspergillusnigerChinaStrain)的植酸酶基因phyA进行PCR介导的定点突变 ,不改变其所编码氨基酸 ,选用毕赤酵母偏爱的密码子对该基因保守序列中第 81位和第 85位的Arg密码子进行同义突变 .构建了含正确突变的克隆载体pUC18 phyAm 和酵母表达载体pPIC9k phyAm,电击转化毕赤酵母 ,经MM、MD平板筛选和产物的酶活性测定 ,筛选出突变与未突变高酶活酵母转化子各 2株 .这 4株转化子的Southern印迹结果表明 ,phyA基因以单交换方式单拷贝整合到酵母染色体DNA中 .表达产物的SDS PAGE分析表明 ,重组酵母中的植酸酶能有效分泌和表达 ,蛋白质分子大小为 70 15kD .转化子酶活测定结果表明 ,经密码子优化的突变重组酵母酶活力明显高于未进行优化的重组酵母转化子 .经密码子优化的突变重组酵母株PP NPm 8于麦芽汁培养基中诱导 36h后酶活力可达 4 76 0 0U/ml,其活力比未优化重组酵母株PP NP 2 (2 36 6 7U/ml)提高了约 1倍 ,且重组转化子遗传稳定性良好 .     

植酸酶phyAm基因结构延伸突变改善酶的热稳定性

将来源于黑曲霉N25的植酸酶基因phyA^m重组于大肠杆菌表达载体pET30b(+),以重组表达载体pET30b-F-phyA^m为模板经PCR扩增获得结构延伸突变植酸酶基因phyA^e（在植酸酶基因C端增加了来源于pET-30b-F-phyA^m载体上13氨基酸残基）。含突变基因的重组表达载体pPIC9k-phyA^e在GS115酵母中表达。纯化的突变酶PP-NP-e与野生型酶PP-NP-m8相比：PP-NPAe的最适反应温度上升了3℃,75℃处理10min,热稳定性提高21%,比活力略有提高。最适反应pH为5.6,有效pH范围pH4.6到pH6.6。比未突变酶扩大了0.4单位。     

P197E与ep8叠加突变对扩展青霉脂肪酶热稳定性的影响

为提高脂肪酶的热稳定性,作者利用重叠延伸PCR对扩展青霉脂肪酶(PEL)基因进行了体外定点突变,构建了P197E(即将第197位的脯氨酸突变为谷氨酸)与随机突变体ep8叠加突变的重组质粒pPIC3.5K-ep8-P197E。将该质粒电转化至毕赤酵母Pichiapastoris GS115中,进行异源表达。与野生型酶和单点突变酶PEL-ep8的酶学性质比较,结果表明:叠加突变体PEL-ep8-P197E在40°C温育处理30min后,残余酶活分别比野生型PEL和随机突变体PEL-ep8提高了42.13%和37.3%。叠加突变体PEL-ep8-P197E的Tm值为41.51°C,比野生型酶PEL提高了2.81°C,比随机突变体脂肪酶PEL-ep8提高了2.25°C。通过对脂肪酶PEL的叠加突变,提高了该酶的热稳定性,并为结构与功能的进一步研究提供了材料。     

植酸酶基因的多点突变及在毕赤酵母中的高效表达

根据毕赤酵母基因的密码子选择偏爱性,不改变其编码氨基酸序列,对来源于黑曲霉N25植酸酶phyA基因,进行了突变,构建了含有正确突变的酵母表达载体pPIC9k-phyAm-4,电击转化毕赤酵母,获得优化了密码子的重组酵母转化子。经PCR鉴定表明,植酸酶基因已整合到酵母基因组中; 表达产物的SDS-PAGE分析表明,酶蛋白分子大小为70.15KD。Southern blotting结果表明,phyA基因整合到酵母染色体DNA中;转化子酶活测定结果表明,经密码子优化的重组酵母PP-NPm-4-2酶活可达136900U/ml,比Arg没有优化的PP-NPm-8 (47600 Uoml-1)酶活高约2.8倍。     

耐热植酸酶突变体的筛选及性质研究

目的:对大肠杆菌Escherichia coli植酸酶基因进行定向进化,获得热稳定性提高的植酸酶突变体。方法:利用易错PCR技术和96微孔板高通量筛选方法获得突变体基因,并对突变酶进行异源表达、纯化及性质研究。结果:通过筛选获得3株热稳定性明显提高的植酸酶突变体APPA1、APPA2、APPA3。酶学性质分析结果表明,3个突变体分子量均约为55kDa,最适pH均为4.5,与野生型无明显差别,热稳定性较野生型均有显著提高,其中突变体APPA3的最适温度为65℃,较野生酶提高5℃,在90℃处理10min后保留50%的酶活。酶的三维结构模拟显示,5个突变位点在植酸酶整体结构上均引入新氢键。结论:通过定向进化获得热稳定性提高的大肠杆菌Escherichia coli植酸酶突变体,对植酸酶的工业应用和研究植酸酶结构与功能关系具有重要意义。     

K55R与ep8叠加突变对扩展青霉脂肪酶热稳定性的改善

利用重叠延伸PCR对扩展青霉脂肪酶(PEL)基因进行体外定点突变,构建了K55R与随机突变体ep8叠加突变的重组质粒pAO815-ep8-K55R。将该质粒电转化引入毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115,进行异源表达。实验结果表明:该叠加突变体在毕赤酵母中获得了活性表达,得到表达产物脂肪酶PEL-ep8-K55R-GS。其表达量为508u/mL,分别约为野生型脂肪酶PEL-GS(627u/mL)的81%,随机突变脂肪酶PEL-ep8-GS(924u/mL)的55%;其比活力为2309.1u/mg,与随机突变脂肪酶PEL-ep8-GS和野生型脂肪酶PEL-GS的相仿。叠加突变脂肪酶PEL-ep8-K55R-GS的最适作用温度为37℃,与野生型脂肪酶PEL-GS和随机突变脂肪酶PEL-ep8-GS一致;其Tm值为41.0℃,比野生型脂肪酶PEL-GS提高了2.3℃,比随机突变脂肪酶PEL-ep8-GS提高了0.8℃。表明叠加突变脂肪酶PEL-ep8-K55R-GS的热稳定性有了进一步的提高。     

黑曲霉WY-6植酸酶的表达、纯化及性质研究

目的:表达黑曲霉WY-6植酸酶基因及研究重组酶的性质。方法:通过PCR方法从黑曲霉WY-6基因组中扩增出植酸酶基因,并将该基因表达在毕赤酵母中,再利用蛋白质分离纯化技术对重组酶进行纯化,并测定其性质。结果:黑曲霉WY-6植酸酶基因成功表达在毕赤酵母中,重组植酸酶经饱和硫酸铵分级沉淀、超滤和阴离子交换层析步骤后得以纯化,纯化后的植酸酶比活力为147U/mg,分子量为67kDa,两个最适pH分别为3.0和5.5,最适温度为55℃,与胃蛋白酶以0.01的比率(胃蛋白酶/植酸酶,wt/wt)混合作用2h后仍保留70.9%残余活力。结论:获得了具有商业应用潜能的基因工程植酸酶。     

49P（del）点突变提高中性纤维素内切酶EGV热稳定性的初步研究

目的：探讨利用点突变方法改善EGV热稳定性的可能性和有效性。方法：对来源于Melanocarpus albomyces endoglucanase的耐热性纤维素酶maEG进行同源建模和序列比较,删除49位脯氨酸49P（del）进行定点突变,并将得到的突变体在毕氏酵母X33中表达,对表达产物进行酶活性和热稳定性检测。结果：突变酶49P（del）在70℃处理120min,热稳定性比EGV提高了21．6％,且突变酶其他性质与野生型酶基本相似。结论：通过对中性纤维素内切酶EGV的定点突变,提高了该酶的热稳定性,并为进一步研究其结构和功能提供了材料。结果同时表明利用生物信息学和分子模拟技术,缩短表面环区对于酶的热稳定性有一定的作用。     

Improvement of the Optimum Temperature of Penicillium expansum Lipase by Site-Directed Mutagenesis

In order to improve the optimum temperature of lipases,the Penicillum expansum lipase (PEL) gene was mutated by site-directed mutagenesis using overlap extension PCR technique.The recombinant plasmid containing mutant E83 V pPIC3.5K-lip-E83V was expressed in Pichia pastoris GS 115.Comparison experiments of the mutant PEL-E83 V-GS and the wild-type PEL-GS showed that the optimum temperature (45℃) of the mutant was 5℃ higher than that of the wild type.The thermostability of the mutant was similar to that of the wild type.The enzymatic activity of the mutant was 188 U/ml at 37℃,which was 80% that of the wild type in the same conditions.Hydrophobic interaction may be enhanced in the surface region by the hydrophilic amino acid Glu substituted with the hydrophobic amino acid Val,and may be responsible for the improvement of the optimum temperature.     

来源于Escherichia coli的高比活植酸酶基因的高效表达

高效表达高比活植酸酶是进一步提高植酸酶发酵效价、降低植酸酶生产成本的一个有效途径。对源于Escherichiacoli的高比活植酸酶基因appA ,按照毕赤酵母 (Pichiapastoris)密码子的偏爱进行了密码子优化改造。该改造后的基因appA m按正确的阅读框架融合到毕赤酵母表达载体pPIC9上的α 因子信号肽编码序列 3′端 ,通过电击转化得到重组转化子。对重组毕赤酵母的Southernblotting分析证实植酸酶基因已整合到酵母基因组中 ,并确定了整合基因的拷贝数。Northernblotting分析证实植酸酶基因得到了正常转录。SDS PAGE分析和表达产物的研究表明 ,植酸酶得到了高效分泌表达 ,在 5L发酵罐中植酸酶蛋白表达量达到 2 5mg mL发酵液 ,酶活性 (发酵效价 )达到 7 5× 10 6 IU mL发酵液以上 ,大大高于目前报道的各种植酸酶基因工程菌株的发酵效价。     

Neurospora crassa phytase功能区基因phy A＇的克隆表达及活性变化

目的：检测N.crassa phtase功能区基因phy A′表达的Phy A′活性变化。方法：先将N.crassa phy A′克隆到表达载体pPIC9K中,然后将获得的重组质粒pPIC9K-phy′转化到毕赤氏酵母中分泌表达,分离纯化重组酶Phy A′,并测定其酶学性质。结果：与原酶相比,N.crassa Phy A′的最适温度降低、热稳定性降低以及酶活力的降低。结论：N.crassa phtase N端的前12个氨基酸对维持该酶的功能有比较重要的作用。     

来源于柠檬酸杆菌的高比活植酸酶基因在毕赤酵母中的高效表达

柠檬酸杆菌(Citrobacterbraakii)来源的植酸酶是目前报道的比活最高的植酸酶。按照毕赤酵母(Pichiapastoris)对密码子的选择偏向性,对来源于柠檬酸杆菌的高比活植酸酶基因AppA进行了密码子优化改造。改造后的基因AppA(m)按正确的阅读框架融合到毕赤酵母表达载体pPIC9的α-因子信号肽编码序列3′端,通过电击转化得到重组转化子。通过PCR验证,AppA(m)已整合在酵母染色体上。SDS-PAGE分析和表达产物的研究表明,植酸酶得到了高效分泌表达,在5L发酵罐中植酸酶蛋白表达量达到3·2mg/mL发酵液,发酵效价达到每毫升发酵液1·4×107IU以上,高于目前报道的各种植酸酶基因工程菌株的发酵效价。     

Design and expression of a synthetic phyC gene encoding the neutral phytase in Pichia pastoris

The 1074-bp phyCs gene (optimized phyC gene) encoding neutral phytase was designed andsynthesized according to the methylotrophic yeast Pichia pastoris codon usage bias without altering theprotein sequence.The expression vector,pP9K-phyCs,was linearized and transformed in P.pastoris.Theyield of total extracellular phytase activity was 17.6 U/ml induced in Buffered Methanol-complex Medium(BMMY) and 18.5 U/ml in Wheat Bran Extract Induction (WBEI) medium at the flask scale,respectively,improving over 90 folds compared with the wild-type isolate.Purified enzyme showed temperature optimumof 70℃ and pH optimum of 7.5.The enzyme activity retained 97% of the relative activity afterincubation at 80℃ for 5 min.Because of the heavy glycosylation the expressed phytase had a molecularsize of approximately 51 kDa.After deglycosylation by endoglycosylase H (EndoH_f),the enzyme had anapparent molecular size of 42 kDa.Its property and thermostability was affected by the glycosylation.     

增加植酸酶基因appA-m的拷贝提高其在巴斯德毕赤酵母的表达量

为了进一步提高植酸酶的发酵效价,降低植酸酶生产成本,对毕赤酵母表达载体pGAPZα-A进行了改造。将表达载体pPIC9的AOX1启动子序列引入pGAPZα-A,使之成为甲醇可诱导型表达载体pAOXZα,插入植酸酶基因appA-m后得到重组载体pAOXZα-appA-m。以染色体上带有一个拷贝的appA-m基因、发酵效价可达到7.5×106IU/mL发酵液的重组酵母菌株74#为受体菌进行转化,在该重组菌株的染色体上的另一位点整合含有植酸酶基因的表达盒,经筛选到高表达植酸酶的重组子。通过PCR进行验证,植酸酶基因被整合到重组酵母的染色体上,且受体菌中原有的植酸酶基因结构未改变。重组菌在5L发酵罐经甲醇诱导120h植酸酶蛋白表达量达到4mg/mL发酵液,酶活性(发酵效价)达到1.2×107IU/mL发酵液以上,较含单拷贝植酸酶基因的受体菌株表达量有较大程度提高。PCR检测及表达量分析证明改良的菌株具有很好的遗传稳定性和表达稳定性。