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Escherichia coli的高比活植酸酶基因appA,按照毕赤酵母（Pichia pastoris）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Southern blotting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。Northern blotting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7.5×10⁶IU/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。     

链霉菌Streptomyces olivaceoviridis A1-木聚糖酶基因xynA在大肠杆菌及毕赤酵母中的高效表达

从橄榄绿链霉菌Streptomyces olivaceoviridis A1中克隆出木聚糖酶基因xynA,将带与不带原基因信号肽编码序列的xynA分别以正确的阅读框架克隆到大肠杆菌表达载体pET22b(+)上的pellB信号肽编码序列之后,得到2种构建的重组载体,在重组大肠杆菌中木聚糖酶得到了表达,表达产物具有生物活性。进一步将不带原基因信号肽编码序列的xynA插入到毕赤酵母转移载体pPIC9中,转化毕赤酵母得到重组子,在重组子中木聚糖酶基因得到了高效分泌表达,在摇床培养水平上的表达量达到200mg/L,且表达产物具有生物学活性。     

木聚糖酶XYNB分子中折叠股B1和B2间的疏水作用对酶热稳定性的影响

对来源于Streptomycesolivaceoviridis的高比活木聚糖酶XYNB进行同源建模,并结合嗜热木聚糖酶氮末端芳香族氨基酸疏水作用的结构分析,设计了XYNB的T11Y定点突变,观察XYNB分子中折叠股B1和B2的疏水作用对酶的热稳定性的影响。将突变酶XYNB′在毕赤酵母中表达,表达的XYNB′经纯化后与原酶XYNB(同样经毕赤酵母表达后纯化)进行酶学性质比较,结果表明,XYNB′的耐热性比XYNB有明显的提高,但最适温度与原酶一样为60℃。另外,XYNB′的最适pH、Km值及比活性均有一定的改变。实验证实了木聚糖酶XYNB的氮端芳香族氨基酸之间的疏水相互作用与其热稳定性相关,为进一步的结构与功能研究提供了优良的基因材料。     

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。     

通过N端替换提高木聚糖酶的热稳定性

以来源于Thermomonospora fusca的耐高温木聚糖酶TfxA和来源于Streptomycesolivaceoviridis的高比活木聚糖酶XYNB为亲本,构建出耐热高比活融合木聚糖酶TB,将TB在大肠杆菌BL21和毕赤酵母GS115中进行表达并对表达产物的酶学性质进行分析比较。分析表明,融合蛋白TB最适pH值为6.0,最适温度为70℃,较XYNB有大幅度的提高;在热稳定性方面,TB明显优于XYNB,将两种稀释好的酶液分别在80℃和90℃下热处理3min,TB的热稳定性较XYNB提高了6倍左右;TB的pH稳定性为5～9(相对剩余活性在50%以上的pH范围),较XYNB有所下降,但两者的比活性基本不变,保持了亲本XYNB的高比活性。通过同源建模和序列比较,分析了可能影响融合蛋白TB酶学性质的因素,为进一步研究木聚糖酶的结构与功能提供了新的思路。     

扩展青霉碱性脂肪酶基因在毕赤酵母中的高效表达

将编码扩展青霉碱性脂肪酶（PEL）的cDNA克隆到酵母整合型质粒pPIC3.5K,电转化His4缺陷型巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115,通过橄榄油MM平板及PCR方法筛选和鉴定重组子。重组子发酵液经SDSPAGE分析、橄榄油检验板鉴定,表明扩展青霉碱性脂肪酶基因在巴斯德毕赤酵母中获得了高效表达。表达蛋白分泌至培养基中,分子量约28kD,与扩展青霉碱性脂肪酶大小一致,占分泌蛋白的95%。橄榄油检验板检验表明该表达蛋白可分解橄榄油,通过优化该表达菌的发酵条件,以橄榄油为底物进行酶活测定,其发酵液酶活可达260 u/mL。     

极端耐热木聚糖酶基因在大肠杆菌和毕赤酵母中的高效表达

以海栖热袍菌 (Thermotoga maritima) MSB8菌株基因组DNA为模板,通过PCR扩增出木聚糖酶（XylanaseB）基因, 将此基因克隆至大肠杆菌表达载体pET_28a（+）和毕赤酵母表达载体pPIC9K,并分别转化大肠杆菌 BL21和毕赤酵母GS115。该木聚糖酶在大肠杆菌细胞中表达量高, 但不能分泌; 而在毕赤酵母细胞的表达产物可分泌至胞外。酶学性质分析表明,此酶分子量约为40kD,其最适反应温度为90℃, 最适反应pH值为6.65,且在碱性条件下稳定,具有重要的工业应用前景。     

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DNA 拓扑异构酶Ⅰ在毕赤酵母中的表达及发酵条件优化

为了在体外以人DNA拓扑异构酶Ⅰ（hTopo Ⅰ）为靶位进行抗肿瘤化合物的快速筛选,用RT-PCR法从Hela细胞中克隆了hTopo Ⅰ基因ORF并在毕赤酵母中首次成功表达,表达产物可分泌到发酵上清,易于制备。蛋白酶A缺陷的重组酵母（SMD-hTopoI）分泌重组酶的能力比具有蛋白酶A活性的重组酵母（X33-hTopoI和KMhTopoI）更高。通过发酵条件的优化,使用BMMY（pH 7.25）,于20℃,每隔24h补加0.5% (V/V)的甲醇和3% (V/V)的营养液,SMD-hTopo Ⅰ诱导72h后可表达最高的酶活力（43000u/mL）,发酵上清中hTopo Ⅰ可达11 mg/L,约占总蛋白的10%。SDS-PAGE和Western blot分析显示,表达的hTopo Ⅰ为91kD蛋白,无糖基化修饰。     

猪β干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及其对伪狂犬病毒的抑制作用

了研制高活性的重组猪β干扰素,对PoIFNβ成熟蛋白第3、7和164位的3个氨基酸密码子进行毕赤酵母偏嗜性改造并构建了酵母表达载体pPICZαAPIB。pPICZαAPIB经SacⅠ酶切线性化后电转化导入毕赤酵母菌株X33。多株PCR鉴定为阳性的酵母转化子经甲醇诱导发酵分泌表达了PoIFNβ, 其中B1株酵母的PoIFNβ产量最高,约为2.5×10.5U/mL,其表达量约为60μg/mL,比活为4.17×10.6U/mg。将发酵上清液用PEG20000浓缩后进行SDSPAGE和Western blot检测,结果表明表达产物是分子量约为28kDa和25kDa蛋白的混合物,两者均可与PoIFNβ阳性抗血清发生特异反应。表达产物比PoIFNβ理论推导分子量（约20.8kDa）大,推测可能是表达产物发生了不同程度的糖基化。重组PoIFNβ对伪狂犬病毒在细胞中增殖可呈现抑制作用,并且rPoIFNβ对伪狂犬病毒在MDBK细胞上早期增殖的抑制效果最为明显。     

木聚糖酶XYNB的N46D突变、表达及酶学性质变化

对来源于Streptomyces olivaceoviridis的高比活木聚糖酶XYNB进行同源建模和同源序列比较,发现第11族木聚糖酶的催化结构域在β折叠股A3和B3之间存的一个保守的氨基酸位点,该位点与木聚糖酶的pH特性有关.据此设计了XYNB的N46D定点突变.将突变酶XYNBN46D在毕赤酵母中表达,表达的XYNBN46D经纯化后与原酶XYNB(同样经毕赤酵母表达后纯化)进行酶学性质比较,结果表明, XYNBN46D的最适pH值由5.2下降到4.2,pH稳定性也向酸性pH偏移,同时,热稳定性和最适温度也有一定的提高, 但酶的比活性显著下降.结果证实,木聚糖酶XYNB的第46位Asn与其最适pH值相关.对导致酶学性质改变的可能因素进行了分析,结果为进一步的结构与功能研究提供了资料.     

Attenuated secretion of the thermostable xylanase xynB from Pichia pastoris using synthesized sequences optimized from the preferred codon usage in yeast

Xylanase has been used extensively in the industrial and agricultural fields. However, the low-yield production of xylanase from native species cannot meet the increasing demand of the market. Therefore, improving the heterologous expression of xylanase through basic gene optimization may help to overcome the shortage. In this study, we synthesized a high-GC-content native sequence of the thermostable xylanase gene xynB from Streptomyces olivaceoviridis A1 and, also designed a slightly AT-biased sequence with codons completely optimized to be favorable to Pichia pastoris. The comparison of the sequences' expression efficiencies in P. pastoris X33 was determined through the detection of single-copy-number integrants, which were quantified using qPCR. Surprisingly, the high GC content did not appear to be detrimental to the heterologous expression of xynB in yeast, whereas the optimized sequence, with its extremely skewed codon usage, exhibited more abundant accumulation of synthesized recombinant proteins in the yeast cell, but an approximately 30% reduction of the secretion level, deduced from the enzymatic activity assay. In this study, we developed a more accurate method for comparing the expression levels of individual yeast transformants. Moreover, our results provide a practical example for further investigation of what constitutes a rational design strategy for a heterologously expressed and secreted protein.     

链霉菌Streptomyces olivaceoviridis A1 木聚糖酶基因xynA在大肠杆菌及毕赤酵母中的高效表达

从橄榄绿链霉菌StreptomycesolivaceoviridisA1中克隆出木聚糖酶基因xynA ,将带与不带原基因信号肽编码序列的xynA分别以正确的阅读框架克隆到大肠杆菌表达载体pET 2 2b( )上的pellB信号肽编码序列之后 ,得到 2种构建的重组载体 ,在重组大肠杆菌中木聚糖酶得到了表达 ,表达产物具有生物活性。进一步将不带原基因信号肽编码序列的xynA插入到毕赤酵母转移载体pPIC9中 ,转化毕赤酵母得到重组子 ,在重组子中木聚糖酶基因得到了高效分泌表达 ,在摇床培养水平上的表达量达到 2 0 0mg L ,且表达产物具有生物学活性。     

亮白曲霉乳糖酶基因在毕赤酵母中的高效分泌表达及酶学性质研究

将克隆的亮白曲霉 (Aspergilluscandidus)乳糖酶基因lacb′插入到毕赤酵母 (Pichiapastoris)高效表达载体pPIC9中 ,与分泌信号肽序列α_因子融合 ,通过同源重组将lacb′整合到酵母染色体上。通过SDS_PAGE检测和表达产物的酶活性筛选 ,得到重组转化子 ,证明乳糖酶获得有效分泌和高效表达。表达的乳糖酶为糖蛋白 ,表观分子量为 130kD ,脱糖基后的蛋白分子量下降为 110kD。经过 5L小罐高密度发酵 ,重组酵母中酶蛋白表达量为 6mg mL发酵液 ,每毫升发酵液中乳糖酶的活力为 36 0 0U ,高于目前国内外报道的水平。进一步研究了表达产物的酶学性质 ,该酶最适pH为 5 . 2 ,最适反应温度 6 0℃ ,比活性为 70 6 . 5± 2 . 6U mg ,Km为 1 7mmol L ,Vmax为 3. 3μmol min。与米曲霉ATCC 2 0 4 2 3的乳糖酶相比 ,该乳糖酶具热稳定性强、比活性高、pH范围宽等特点。     

极端耐热木聚糖酶基因在枯草芽孢杆菌中的整合表达

目的:为了在枯草芽孢杆菌中整合表达极端耐热木聚糖酶。方法:将嗜热网球菌(Dictyoglomus thermophilum)Rt46B.1的极端耐热木聚糖酶基因xynB通过穿梭载体pDL整合到B.subtilis168染色体上,使其实现表达。结果:极端耐热木聚糖基因在枯草芽孢杆菌中成功整合并表达。结论:基因工程菌B.subtilis168-xynB能外泌表达极端耐热木聚糖酶,且表达水平为0.732IU/mL,比在大肠杆菌中的高。酶学性质表明,此酶分子量约为24kD,其最适反应温度为85℃,最适反应pH值为6.5,且在弱碱性条件下稳定。     

The inhibition specificity of recombinant Penicillium funiculosum xylanase B towards wheat proteinaceous inhibitors

The filamentous fungus Penicillium funiculosum produces a mixture of modular and non-modular xylanases belonging to different glycoside hydrolase (GH) families. In the present study, we heterologously expressed the cDNA encoding GH11 xylanase B (XYNB) and studied the enzymatic properties of the recombinant enzyme. Expression in Escherichia coli led to the partial purification of a glutathione fusion protein from the soluble fraction whereas the recombinant protein produced in Pichia pastoris was successfully purified using a one-step chromatography. Despite O-glycosylation heterogeneity, the purified enzyme efficiently degraded low viscosity xylan [K(m)=40+/-3 g l(-1), V(max)=16.1+/-0.8 micromol xylose min(-1) and k(cat)=5405+/-150 s(-1) at pH 4.2 and 45 degrees C] and medium viscosity xylan [K(m)=34.5+/-3.2 g l(-1), V(max)=14.9+/-1.0 micromol xylose min(-1)k(cat)=4966+/-333 s(-1) at pH 4.2 and 45 degrees C]. XYNB was further tested for its ability to interact with wheat xylanase inhibitors. The xylanase activity of XYNB produced in P. pastoris was strongly inhibited by both XIP-I and TAXI-I in a competitive manner, with a K(i) of 89.7+/-8.5 and 2.9+/-0.3 nM, respectively, whereas no inhibition was detected with TAXI-II. Physical interaction of both TAXI-I and XIP-I with XYNB was observed using titration curves across a pH range 3-9.