嗜酸乳杆菌GIM1.208 β-葡萄糖苷酶的异源表达、纯化及酶学性质研究

嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)是益生菌,前期研究发现Lactobacillus acidophilus GIM1.208所产生的β-葡萄糖苷酶(BGL)具有较高活性,为探明其结构与特性,本研究采用PCR体外扩增技术获得Lactobacillus acidophilus GIM1.208 BGL的目的基因,并在大肠杆菌中成功表达,经镍亲和层析等蛋白质纯化技术获得纯度达90%以上的蛋白质样品,进而通过圆二色光谱法(CD)和同源建模法对BGL的二级结构和三级结构进行测定分析并研究其酶学性质.结果表明,Lactobacillus acidophilus BGL的分子质量为52 ku,纯化后浓度为1.88 g/L,二级结构包括15.9%α螺旋、44.1%β折叠、18.1%β转角、27.2%无规则卷曲,其三维结构显示,该蛋白质有8个β折叠和8个α螺旋,整体呈圆锥形.Lactobacillus acidophilus BGL具有良好的葡萄糖耐受性与NaCl耐受性,最适反应温度为47℃,最适反应pH为5.6,在20℃~50℃范围内和pH2.2~6.0间有较高的稳定性,且乙酸乙酯、甲醇对酶活性抑制作用明显,Fe³⁺、Fe²⁺对酶有显著激活作用.上述研究结果为Lactobacillus acidophilus BGL后续功能发掘和应用研究提供了重要参考依据.     

氟铃脲对斜纹夜蛾酚氧化酶活性的影响

【目的】探讨氟铃脲对斜纹夜蛾Spodoptera litura酚氧化酶活性的影响.【方法】应用酶动力学法,在确定斜纹夜蛾酚氧化酶最适反应条件基础上,测定氟铃脲与酚氧化酶直接作用及氟铃脲处理幼虫后酚氧化酶的活性.【结果】以邻苯二酚为底物,斜纹夜蛾酚氧化酶的最适pH 6.5,最适温度30℃.氟铃脲没有和酚氧化酶结构中的铜离子结合,而是直接与酶蛋白发生作用.氟铃脲浓度低于1 153 mg/L对离体酚氧化酶有激活作用,在138 mg/L激活作用最大,浓度高于1 153 mg/L则产生抑制作用.用46 mg/L和92 mg/L亚致死剂量氟铃脲连续处理5龄幼虫不同时间后,酚氧化酶活性均显著提高,且高浓度的激活作用大于低浓度的激活作用.进一步测定药剂处理幼虫24,48和72 h的血淋巴、表皮和头部酚氧化酶活性,随着氟铃脲处理时间延长,两个剂量的氟铃脲对血淋巴、表皮及头部酚氧化酶的激活作用逐渐增大,氟铃脲对血淋巴酚氧化酶的激活作用最大,表皮次之,头部最低.氟铃脲处理幼虫后,其预蛹和蛹酚氧化酶的活性也显著提高,表现出一定的后效应.【结论】一定浓度范围内,氟铃脲对斜纹夜蛾酚氧化酶具有激活作用.     

黑曲霉水解京尼平苷β-葡萄糖苷酶的分离纯化及其酶学性质

黑曲霉Aspergillus niger发酵豆渣产β-葡萄糖苷酶(BGL)。粗酶液依次经过乙醇沉淀和DEAE-Sepharose Fast Flow离子交换层析,获得了两种电泳纯的β-葡萄糖苷酶BGL1和BGL2,它们的相对分子质量分别为102kDa、97kDa,总酶活回收率达到48%。在pH2.5及温度为55℃时,两种BGL水解京尼平苷的速度均达到最大;BGL水解活性受到Na+的激活但不受K+的影响,但Mg2+、Ba2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+和Hg+等离子对BGL活性有不同程度的抑制作用(其中对BGL1的抑制普遍强于BGL2),而且同一种离子对不同BGL活性的影响性质不同,Ca2+显著激活BGL1而对BGL2无影响,Fe3+显著抑制BGL1而激活BGL2。在同样条件下,BGL对对硝基苯-β-D吡喃葡萄糖苷(pNPGlu)、对硝基苯-β-D吡喃半乳糖苷(pNPGal)和水杨苷均有催化活性,其中对pNPGlu的Km值最小,BGL1、BGL2分别为0.764和1.934mmol/L;而BGL对京尼平苷水解的催化效率最高,BGL1、BGL2的Kcat/Km值分别为4.28×104和1.04×105L/mol·s。BGL1、BGL2活性的pH稳定范围相近,分别为pH2.0-7.0、pH2.0-8.5,但它们的热稳定性差异较大,55℃时BGL2保温60min,酶活保留了60%,而BGL1的酶活半衰期只有10min。     

一株产低温β-半乳糖苷酶微杆菌的筛选鉴定、产酶条件及其酶学特性

【背景】低温β-半乳糖苷酶能在低温下仍保持较高的乳糖水解活性,筛选酶学特性适合在牛乳体系中高效水解乳糖的β-半乳糖苷酶生产菌株,是低乳糖牛乳加工产业关注的焦点。【目的】对天山中国一号冰川沉积物中分离的一株产低温β-半乳糖苷酶菌株的产酶条件和酶学特性进行研究。【方法】结合X-Gal平板法初筛和测定粗酶液酶活复筛,获得产低温β-半乳糖苷酶的菌株。通过形态学、生理生化试验及16S rRNA基因测序分析对筛选菌株进行鉴定,单因素摇瓶实验优化菌株的产酶条件,硫酸铵分级沉淀初步纯化β-半乳糖苷酶并对其酶学特性进行分析。【结果】通过形态学、生理生化特征和16S rRNA基因鉴定,确定菌株LW106为微杆菌属(Microbacterium)菌株;该菌株最适产酶温度为25°C,最佳产酶碳源为可溶性淀粉,培养基初始pH为7.0,接种量为3%;对初步纯化的低温β-半乳糖苷酶酶学性质的研究表明,LW106所产β-半乳糖苷酶的最适pH为6.0,最适反应温度为35°C,4°C时酶活为最大酶活的78%,4°C和pH 7.0时的稳定性最好,10 mmol/L的Na+对酶活性基本没有抑制作用,Ca~(2+)对酶活性具有一定的激活作用。【结论】菌株LW106所产低温β-半乳糖苷酶的酶学特性表明该酶在乳品低温加工领域具有进一步研究和应用的价值。     

吡虫啉对意大利蜜蜂乙酰胆碱酯酶的亚致死效应

【目的】确定吡虫啉对意大利蜜蜂Apis mellifera的致死中浓度,探究吡虫啉对意大利蜜蜂乙酰胆碱酯酶的亚致死效应。【方法】本文采用药膜法、点滴法和饲喂法测定吡虫啉对意大利蜜蜂的毒力曲线,及蜜蜂接触吡虫啉后头部乙酰胆碱酯酶活性的变化。应用RT-q PCR技术研究饲喂LC5浓度吡虫啉后,蜜蜂乙酰胆碱酯酶基因Ace1和Ace2的m RNA相对表达量。【结果】饲喂法、点滴法和药膜法3种方法测定的吡虫啉对意大利蜜蜂的致死中浓度分别是7.15 mg/L、0.078 ng/蜂和51 ng/cm2。3种作用方式下,吡虫啉均抑制了乙酰胆碱酯酶活性;随着浓度增加,ACh E酶活性处于下降状态,但降低较少。LC5浓度的吡虫啉对蜜蜂ACh E活性具有明显影响,24 h内ACh E活性呈现增强-抑制-增强的趋势。饲喂蜜蜂LC5亚致死浓度的吡虫啉后,Ace1和Ace2被诱导表达,但在1、2和16 h与对照无明显差异。【结论】亚致死浓度的吡虫啉对蜜蜂乙酰胆碱酯活性具有抑制作用,并且存在明显的剂量效应和时间效应,对Ace1和Ace2具有诱导效应,酶活性水平和m RNA相对表达水平不一致。     

粪便宏基因组来源低分子量碱性β-半乳糖苷酶的异源表达及酶学性质

【背景】β-半乳糖苷酶在食品加工、临床医疗及基因工程等领域有重要的应用价值,开发酶活性高、热稳定性强的β-半乳糖苷酶已成为研究热点。【目的】从西黑冠长臂猿（Nomascus concolor）粪便微生物宏基因组中挖掘新型β-半乳糖苷酶并进行酶学性质研究。【方法】以西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组DNA为模板扩增β-半乳糖苷酶基因GalNC1-8,构建重组表达质粒pEASY-E2/GalNC1-8,转化至大肠杆菌（Escherichia coli） BL21（DE3）异源表达,研究其酶学性质。【结果】获得GH35家族碱性β-半乳糖苷酶GalNC1-8,其分子量为28.18 kDa,最适温度为50°C,最适pH为8.0。将该酶在30-50°C下处理1 h,剩余酶活仍保持在80%以上;pH 7.0-9.0下处理1 h,剩余酶活大于54%。在含乙醇的反应体系中,其酶活性几乎不受影响;β-巯基乙醇、丙三醇、甲醇、Na⁺、K⁺和Li⁺对其酶活性有促进作用。在0.5-3.5 mol/L NaCl下处理1 h后,仍保留50%以上的酶活性。...     

土壤微生物中新型β-葡萄糖苷酶的挖掘与鉴定

【背景】通过培养微生物来获得新β-葡萄糖苷酶因只有少部分微生物可以被培养而受到限制,但宏基因组学技术可以挖掘非培养微生物来源的β-葡萄糖苷酶资源。【目的】利用宏基因组学技术挖掘土壤微生物来源的新型β-葡萄糖苷酶,并对其酶学性质进行初步分析。【方法】构建土壤微生物的宏基因组文库,利用七叶苷平板显色法对所构建的文库进行筛选获得阳性克隆,并对阳性克隆所含的β-葡萄糖苷酶基因进行异源表达和生物化学特性分析。【结果】通过筛选文库中的62万个克隆,获得一个具有β-葡萄糖苷酶活性的克隆,其插入片段中包含一个2 301 bp的ORF(YNBG3),蛋白同源性分析显示其属于β-葡萄糖苷酶第三家族。对YNBG3酶的生化分析确定其最佳反应温度为53°C,最适p H为5.2,有较好的热稳定性,对一定浓度范围内的DMSO、丙酮、乙醇等有机试剂有较好的耐受性,EDTA和尿素可增加该酶的活性。【结论】利用宏基因组学技术获得了一个有较好热稳定性及耐受一定浓度有机试剂和尿素的新β-葡萄糖苷酶。     

MIG1基因和葡萄糖对扣囊复膜孢酵母细胞形态变化的影响及机理探究

【目的】研究MIG1基因和葡萄糖对扣囊复膜孢酵母细胞形态变化的影响及其机理探究。【方法】扣囊复膜孢酵母在不同浓度葡萄糖的YPD培养基中培养,敲除MIG1基因菌株在常规YPD培养基中培养,研究细胞内葡聚糖酶和几丁质酶活性以及细胞壁β-葡聚糖和几丁质含量与细胞形态变化之间的关系。【结果】培养基中葡萄糖浓度越低,扣囊复膜孢酵母菌丝体越少,单细胞酵母越多,且葡聚糖酶和几丁质酶活性越高,β-葡聚糖和几丁质含量越低;葡萄糖浓度对敲除MIG1基因菌株没有显著影响,葡聚糖酶和几丁质酶活性始终保持在较高水平,β-葡聚糖和几丁质含量也较低,菌体多以单细胞酵母形式存在。【结论】MIG1基因和葡萄糖通过葡萄糖阻遏作用调节葡聚糖酶和几丁质酶活性,进而影响细胞壁的葡聚糖和几丁质含量,最终影响扣囊复膜孢酵母细胞的形态变化。     

嗜热古菌Thermofilum adornatum来源的高温热激活β-葡萄糖苷酶TaBgl3的原核表达及酶学性质研究

【目的】β-葡萄糖苷酶，又称β-D-葡萄糖苷水解酶，属于纤维素酶类，是一种降解纤维素的关键限速酶。来源于嗜热古菌的β-葡萄糖苷酶已被广泛验证具有酸性高温等特性，已成为高温酶的研究热点之一。本文对尚未报道的来源于嗜热古菌中一种热丝菌（Thermofilum adornatum）的GH3家族的葡萄糖苷酶，进行了原核表达和酶学性质测定，以期找到更优的β-葡萄糖苷酶。【方法】从NCBI数据库中获得了嗜热古菌（T.adornatum）来源的GH3氨基酸序列，构建重组质粒p ET-30a（+）-TaBgl3，并在大肠杆菌（Escherichia coli） BL21（DE3）感受态细胞中诱导表达重组蛋白；采用磁珠纯化，研究其酶学性质。【结果】重组蛋白TaBgl3的分子量为77.0 kDa；酶学性质结果表明，其最适反应条件为80°C和pH 5.0，在70°C保温处理1–4 h，对TaBgl3的酶活力有促进作用，在最适温度80°C处理2 h后，其激活作用更加明显，能提高40%以上的酶活；其在pH 5.0–8.0下37°C保温1 h，仍具有60%以上的活性；底物为对硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷（p NP...     

金属离子及保护剂对深绿木霉T155产芥子酶的活性影响及芥子酶的分离纯化

【目的】探求金属离子及保护剂对深绿木霉T155产生的粗芥子酶液活性的影响以及芥子酶的分离纯化方法。【方法】通过添加不同浓度的金属离子及保护剂研究对芥子酶活性的影响并通过细胞破壁、硫酸铵沉淀、透析、Sephadex G-100柱层析、DEAE-52离子交换层析、Sephadex G-200柱层析等方法提取到纯的芥子酶,最后通过电泳检测芥子酶的纯度和分子量。【结果】研究发现Ag+、Zn2+、Pb2+、Mg2+、Hg2+、Fe3+等金属离子在低浓度时对芥子酶均表现为一定的促进作用,但达到一定浓度后则起抑制作用,Ca2+浓度在0.069–17.000 g/L范围内均对酶活性起到促进作用,且促进效果基本与Ca2+浓度成正比;添加1 mmol/L EDTA和3 mmol/L DTT对芥子酶的保护作用最好,4°C保存26 d后芥子酶能够保持85%活性;电泳分析该芥子酶的分子量大约在150 kD左右,并且是一个二聚体。【结论】Ca2+在实验浓度内主要是提高芥子酶活性,而其他金属离子对芥子酶活性主要起抑制作用;EDTA或者EDTA与DTT协同能够较好保持芥子酶活性的稳定性;通过一系列分离纯化步骤得到了纯的二聚体芥子酶,研究结果为挖掘产芥子酶的微生物资源提供了新的途径和思路。