酪氨酸酚裂解酶的固定化与转化条件的优化

以欧文氏菌(Erwinia herbicola)来源的酪氨酸酚裂解酶的重组大肠埃希菌Escherichia coli BL21为研究对象,研究固定化大肠埃希菌生产L-酪氨酸的条件。以海藻酸钠为载体,采用单因素实验分别考察了载体材料、明胶浓度、反应时间、苯酚浓度和辅助剂(二氧化硅、硅藻土和碳酸钙)等因素对L-酪氨酸生产的影响,发现明胶浓度、反应时间、苯酚和碳酸钙等因素的影响较为显著,进而通过正交实验探索最优条件。结果表明,生产L-酪氨酸的最优条件:载体为4%海藻酸钠与6%明胶的混合载体,苯酚浓度0.08 mol/L,反应时间8 h,于载体中添加0.6%碳酸钙。此条件下,连续反应9次后L-酪氨酸的产量达到64.5 g/L,比优化前提高了451.3%。     

Citrobacter freundii休止细胞催化合成L-多巴

以在L 酪氨酸诱导下高效表达酪氨酸酚解酶的菌株Citrobacterfreundii 4 80 0 3 3的休止细胞为生物催化剂 ,以邻苯二酚、丙酮酸钠、醋酸铵为前体 ,选择性合成L DOPA。研究了反应温度、pH和前体浓度等对合成L DOPA的影响。最优反应条件下 ,反应 1 2h ,L DOPA的量可达到 9 5g/L。     

羰基还原酶基因与葡萄糖脱氢酶基因在大肠杆菌中的共表达及其在不对称还原产麻黄碱中的初步应用

通过羰基还原酶基因与葡萄糖脱氢酶基因在大肠杆菌中的共表达,解决羰基还原酶在催化底物过程中的辅酶再生的问题。以枯草芽孢杆菌基因组为模板,采用PCR的手段扩增得到葡萄糖脱氢酶基因gdh与已构建好的pKK223-3-mldh连接,转化E.coli JM109获得重组菌E.coli pKK223-3-gdh-mldh。SDS-PAGE结果表明羰基还原酶及葡萄糖脱氢酶均有表达其相对分子质量分别为43 kD和31 kD。液相检测重组菌细胞破碎液在不添加外源的葡萄糖脱氢酶的情况下能专一性转化1-苯基-2-甲氨基丙酮简称MAK为d-伪麻黄碱。全细胞转化实验表明0.1 g湿菌体与0.15 mg MAK及6 mg葡萄糖30℃反应10 h生成0.091 mg d-伪麻黄碱,MAK的摩尔转化率为67.4%。     

Citrobacter freundii休止细胞催化合成L-多巴

以在L-酪氨酸诱导下高效表达酪氨酸酚解酶的菌株Citrobacter freundii 48003-3的休止细胞为生物催化剂,以邻苯二酚、丙酮酸钠、醋酸铵为前体,选择性合成L-DOPA。研究了反应温度、pH和前体浓度等对合成L-DOPA的影响。最优反应条件下,反应12h,L-DOPA的量可达到9．5g／L。     

用固定化中间埃希氏菌细胞合成L-酪氨酸

将中间埃希氏茵(Esherichia intermedia)细胞包埋在聚丙烯酰胺凝胶中,应用于从酚、丙酮酸和氨酶促合成L-酪氨酸。含50mg细胞/g凝胶的制剂保留原酶活性的60%。温度、pH和底物浓度对游离细胞和固定化细胞的影响几乎相同。高浓度的酚将使催化剂受到抑制和失活。在分批反应器中证实,L-酪氨酸的生物合成(10g/1以上)具有高转化率(95—100%)和最高产率(2g/l/hr)。在连续反应器里,催化剂显示出很高的操作稳定性(超过54天)。     

在双水相系统中生物转化丙烯腈为丙烯酰胺的研究

本文研究了以产腈水合酶的恶臭假单胞菌JP-1,在聚乙二醇/磷酸盐双水相系统中转化丙烯腈为丙烯酰胺的条件.双水相系统的组成为:聚乙二醇6000浓度0.05g/ml,磷酸氢二钾浓度0.20g/ml,丙烯腈浓度0.30mol/L,含酶细胞浓度0.10g/ml,pH9.0.25℃时转化率最高;pH10.0时酶最稳定;温度越低,酶的稳定性越好.还研究了在反应过程中间歇补充丙烯腈生成丙烯酰胺,以及从反应液中提纯丙烯酰胺的方法.     

左旋多巴的合成与提取

左旋多巴 (L DOPA)是治疗帕金森病的有效药物。L DOPA的生产方法有化学合成、从植物中提取和微生酶物转化等 ,其中利用微生物的酪氨酸酚解酶以邻苯二酚、丙酮酸和氨为底物合成L DOPA被证明是一种最经济且最有前途的方法。应用基因工程技术构建高效菌株。左旋多巴的提取有多种方法 ,其中向反应体系中加入晶种使多巴从反应体系中析出 ,除去菌体和杂质 ,再进行重结晶可得到纯度较高的多巴是一种很好的方法。     

重组嗜热栖热菌海藻糖合酶制备海藻糖的工艺条件优化

海藻糖具有独特的生物活性,在多种行业应用广泛。海藻糖合酶能够专一性催化麦芽糖一步生成海藻糖。本文通过PCR扩增获得了来源于Thermus thermophilus ATCC33923的海藻糖合酶基因Tre S,构建了基因工程菌E.coli BL21(DE3)/p ET-24a(+)-Tre S。工程菌在摇瓶中发酵28 h时,胞内海藻糖合酶酶活达到最高值为6.4 U/m L。进一步研究了该重组酶制备海藻糖的影响因素,发现当以10%麦芽糖为底物,初始反应p H 7.5,加酶量为15 U/g麦芽糖,40℃,150 r/min反应24 h,转化率达到最高值,为49.0%。当底物浓度提高至20%~40%时,转化率为45.4%~46.2%。     

苯丙氨酸脱氨酶cDNA在大肠杆菌中的克隆与表达及酶法合成L-苯丙氨酸

利用基因重组技术 ,在大肠杆菌中克隆并表达苯丙氨酸脱氨酶 (PAL) (EC4 .3 .1 .5) ,并应用此酶转化肉桂酸生成L 苯丙氨酸。方法是将欧芹苯丙氨酸脱氨酶cDNA亚克隆到组成型表达载体pMG3 6e启动子P3 2下游 ,以菌落PCR法鉴定插入片段的大小和方向都正确的克隆 ,进而以HPLC检测肉桂酸浓度的方法鉴别重组质粒有催化肉桂酸生成L 苯丙氨酸的酶活力。结果获得能表达PAL酶活性的阳性克隆 ,在pH1 0 ,含 1 .0 %肉桂酸、8.0mol/L氨的转化液中 ,3 0℃反应 2 0h ,肉桂酸重量转化率可达 60 %。该基因工程菌有希望用于工业化生产L 苯丙氨酸。     

富士苹果多酚氧化酶特性研究

本文从富士苹果中提取和部分纯化多酚氧化酶,并对其特性进行研究。以邻苯二酚为作用底物,该酶最适pH为50,在pH50～80范围内有较高的稳定性。最适温度为30℃,在60℃以上迅速失活。该酶对不同的酚类物质表现出不同的底物专一性,由高至低的趋势依次为邻苯二酚、焦性没食子酸、DL-多巴、酪氨酸,其中对酪氨酸的活力为零。浓度为04mmol/L的VC、L-半胱氨酸及浓度为03mmol/L的亚硫酸氢钠,可完全抑制该酶活性。     

高活性酪氨酸解氨酶的表征及其在对香豆酸生物合成中应用

对香豆酸(p-coumaric acid)具有抗菌、抗氧化和预防心血管疾病的作用,也是许多重要化合物的前体或中间体,被广泛应用于食品、化妆品和医药等领域。酪氨酸解氨酶(tyrosine ammonia-lyase,TAL)能直接催化酪氨酸脱氨生成对香豆酸。然而,缺少高活性和高底物耐受性的酪氨酸解氨酶限制了对香豆酸的高效生物合成。为了提高对香豆酸的合成能力,本研究挖掘了2个黄杆菌来源的酪氨酸解氨酶,分别是柱状黄杆菌(Flavobacterium columnare)来源的Fc-TAL2和顺天黄杆菌(Flavobacterium suncheonense)来源的Fs-TAL。异源表达纯化表征分析显示,Fc-TAL2和Fs-TAL的最适温度和最适pH相同,分别为55℃、pH9.5。在最适条件下,Fs-TAL的比酶活为82.47U/mg,而Fc-TAL2的比酶活为13.27U/mg。结构模拟和比对分析显示,内盖环上保守的Y50残基酚羟基朝向和到底物的距离是造成Fs-TAL活性高于Fc-TAL2的主要原因。全细胞催化研究进一步证实Fs-TAL具有较高活性和特异性,能够催化10g/L酪氨酸生成6.2g/L对香豆酸,产率达到67.9%。该研究丰富了酪氨酸解氨酶的酶资源,促进了对香豆酸及其衍生物的生产。     

液化沙雷氏菌磷脂酶A1的克隆表达及乳糖自诱导发酵

为了利用大肠杆菌高效生产重组磷脂酶,克隆了液化沙雷氏菌磷脂酶A1的编码基因pla,分别使用pET-28a(+)和pET-20b(+)载体,实现了磷脂酶A1在大肠杆菌BL21(DE3)中的功能表达.重组菌利用载体pET-28a(+)在原始信号肽的介导下胞外PLA1酶活达40.8 U/mL,占总酶活的91％.重组菌转接至优化后的发酵诱导培养基:蛋白胨10 g/L,酵母粉5g/L,葡萄糖0.8 g/L,乳糖5 g/L,25 mmol/L Na2HPO4,25 mmol/L KH2PO4和1 mmol/L MgSO4;菌体生长6h后,添加7.5 g/L的甘氨酸,37℃恒温发酵24 h,重组菌胞外PLA1酶活达到128.7 U/mL.     

改造大肠杆菌合成海藻糖途径以高效合成海藻糖

海藻糖是相容性溶质的一种,因其具有多种生物学功能,在食品、化妆品、药品以及器官移植等方面均有很广泛应用。然而近几年生产海藻糖主要集中在使用酶催化的方法,虽然这种方法的转化效率高,但是却存在着副产物的问题,难以得到高纯度的海藻糖产品,严重制约了海藻糖的应用。本文通过基因工程技术在大肠杆菌Escherichia coli中构建了海藻糖高效合成新途径,通过全细胞催化合成海藻糖。利用PCR技术在哈氏噬纤维菌Cytophaga hutchinsonii中克隆获得海藻糖双功能合成酶基因(tpsp),采用E.coli pTac-HisA高效表达载体,实现海藻糖双功能合成酶基因(tpsp)高效表达,利用高效表达菌株进行全细胞催化,将葡萄糖高效转化为海藻糖。结果表明C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因(tpsp)在E.coli中成功实现表达,该酶能够在胞内将葡萄糖高效转化为海藻糖,并将其转运到胞外,实现海藻糖的高效率合成,海藻糖的产量提高到1.2 g/L,相对转化率为21%。当将此高产菌株在发酵罐中进行转化时,海藻糖的产量达到13.3 g/L,葡萄糖的相对转化率达到48.6%。采用C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因高效表达并且应用于海藻糖全细胞合成催化在国内外尚属首次报道,海藻糖的转化率及产率都已达到文献报道最高水平,本研究为开拓海藻糖生产新技术奠定了基础。     

乳酸乳球菌Nisin抗性基因nisI的克隆及作为筛选标记的研究

摘要：【目的】为了优化LJ1菌株的培养条件使之产生高活性的胞外褐藻胶裂解酶。【方法】通过富集培养技术从海带筛选到一株褐藻胶裂解酶产生菌LJ1, 依据表型特征、脂肪酸组成分析及16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定。通过单因子和正交试验对LJ1 菌株产胞外褐藻胶裂解酶的培养条件进行了优化。【结果】LJ1菌株属于假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）。该菌株产酶的最佳培养基组成为：褐藻胶3 g/L、(NH4)2SO4 3 g/L、NaCl 20 g/L、KH2PO4 0.1 g/L、CaCl2 0.1 g/L;最佳培养条件为：250 mL三角烧瓶中装液量25 mL、接种量3%、摇瓶转速150 r/min、pH7.5、培养温度为28℃、培养时间为24 h。LJ1菌株所产褐藻胶裂解酶的最适温度为40℃,最适pH7.6,最适NaCl浓度为0.3 mol/L。1 mol/L金属离子Mg2+对酶活力有明显的促进作用,而Co2+ 和Zn2+对酶活力有较强的抑制作用。【结论】LJ1菌株是Pseudoalteromonas 新的胞外褐藻胶裂解酶产生菌,在最佳培养条件下,该菌株的酶活力提高了66%。     

纤维素酶高产菌株Trichoderma atroviride HP35-3原生质体制备及转化

旨在优化深绿木霉(Trichoderma atroviride)菌株HP35-3原生质体制备和转化条件,便于对该菌株进行遗传操作以提高其纤维素酶产量。分别对制备深绿木霉原生质体的菌龄、酶解时间、酶组分及比例和转化条件进行优化。结果显示,利用3mg/m L蜗牛酶、3 mg/m L溶菌酶和3 mg/m L裂解酶酶组分酶解菌龄10 h的菌丝2 h,获得的原生质浓度达到3.5×107个/m L以上,原生质体再生率为61%。利用原生质体进行PEG介导转化,当原生质体浓度为1×108个/m L、外源DNA为5μg时,转化率达到35个转化子/μg DNA。建立的高效原生质体制备及转化体系可用于深绿木霉的遗传转化及菌株改造。     

假交替单胞菌LJ1菌株产褐藻胶裂解酶的培养条件优化及酶学性质

[目的]为了优化Lj1菌株的培养条件使之产生高活性的胞外褐藻胶裂解酶.[方法]通过富集培养技术从海带筛选到一株褐藻胶裂解酶产生菌Lj1,依据表型特征、脂肪酸组成分析及16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定.通过单因子和正交试验对Lj1菌株产胞外褐藻胶裂解酶的培养条件进行了优化.[结果]Lj1菌株属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas).该菌株产酶的最佳培养基组成为:褐藻胶3g/L、(NH4)2SO43 g/L、NaCl 20 g/L、KH2PO4 0.1 g/L、CaCl2 0.1 g/L;最佳培养条件为:250 mL三角烧瓶中装液量25 mL、接种量3%、摇瓶转速150 r/min、pH7.5、培养温度为28℃、培养时间为24 h.LJl菌株所产褐藻胶裂解酶的最适温度为40℃,最适pH7.6,最适NaCl浓度为0.3 mol/L.1 mol/1.金属离子Mg2+对酶活力有明显的促进作用,而C02+和Zn2+对酶活力有较强的抑制作用.[结论]LJ1菌株是Pseudoalteromonas新的胞外褐藻胶裂解酶产生菌,在最佳培养条件下,该菌株的酶活力提高了66%.     

Pgk和ilvN基因对谷氨酸棒杆菌产L-丝氨酸的影响

为增加谷氨酸棒杆菌A36的L-丝氨酸合成途径的碳流,首先过表达磷酸甘油酸激酶(pgk),以增加前体物质3-磷酸甘油酸的积累,但经发酵分析发现其对菌株A36的L-丝氨酸产量无显著影响。进一步敲除副产物L-缬氨酸合成途径的乙酰羟酸合酶(AHAS)基因ilvN,敲除该基因后L-缬氨酸只有微量积累,但重组菌并未形成营养缺陷型菌株,L-丝氨酸的产量反而下降,分析发现L-缬氨酸的存在在一定程度上有助于L-丝氨酸的生成。在培养基中分别添加不同质量浓度的L-缬氨酸,在L-缬氨酸添加量为750 mg/L时,重组菌L-丝氨酸产量达到34.19 g/L,糖酸转化率为0.34 g/g,生产强度为0.28 g/(L·h),相比出发菌株A36分别提高了11.8%、13.3%和12.0%。     

褐藻胶裂解酶基因的克隆表达及重组酶酶学性质

【目的】克隆交替假单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)BYS-2的褐藻胶裂解酶基因,实现其在大肠杆菌细胞中异源表达,对分离纯化的重组酶进行酶学性质研究。【方法】以交替假单胞菌BYS-2菌株基因组DNA为模板,克隆得到褐藻胶裂解酶基因alg738,构建重组基因工程菌BL21(DE3)/p ET22b-alg738,诱导表达,表达产物通过Ni-NTA树脂纯化后进行酶学性质研究。【结果】重组酶的最适反应p H为8.0,在p H 6.0-9.0范围内37°C保温1 h仍能保持84%以上的相对酶活力,具有较好的p H稳定性;最适反应温度为45°C,热稳定性实验显示在37°C下保温60 min其残余酶活力仍达66.6%;在5 mmol/L浓度下,Na~+、Mg~(2+)、Mn~(2+)对该酶具有明显的促进作用,Ni~(2+)、Co~(2+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)、Zn~(2+)、EDTA、β-巯基乙醇、SDS具有明显的抑制作用。动力学参数Km、Vmax分别为1.11 g/L和0.011 g/(L·min),底物特异性分析表明该重组酶为偏好聚甘露糖醛酸钠(Poly M)裂解作用的双功能酶。【结论】重组褐藻胶裂解酶具有良好的酶学特性,为褐藻胶裂解酶的开发应用打下基础。     

产丁二酸工程菌的构建及其厌氧发酵

为了考察过量表达苹果酸酶对于E.coli NZN111(ldhA::Kan pfl::Cam)厌氧发酵产丁二酸的影响, 将连接有苹果酸酶基因sfcA的表达载体pTrc99a-sfcA转化进NZN111中, 构建了重组NZN111(pTrc99a-sfcA)。0.5 mmol/L IPTG诱导8 h后, 测定的苹果酸酶比酶活为30.67 u/mg, 比受体菌提高了140倍。采用两阶段发酵模式, 结果表明: 过量表达的苹果酸酶在NZN111体内催化了从丙酮酸到苹果酸的逆向反应, 丁二酸是发酵过程中积累的主要有机酸, 且当加入0.7 mmol/L IPTG诱导, 初始葡萄糖糖浓度为18.5 g/L时, 选择对数生长期后期的菌种以10%的接种量转入厌氧发酵, 发酵结束时发酵液中丁二酸的浓度为12.84 g/L, 对葡萄糖的收率为69.43%, 乙酸为0.58 g/L, 二者浓度比为22:1, 没有检测到甲酸和乳酸。构建的菌种具有高产丁二酸和副产物极少的优点, 在同类菌种中处于先进水平。     

亮氨酸脱氢酶C端Loop区域的理性设计及多酶级联高效合成l-2-氨基丁酸

亮氨酸脱氢酶 (Leucine dehydrogenase,LDH) 是制备l-2-氨基丁酸的关键限速酶,针对该酶的Loop区域进行改造以提高关键酶的酶活及稳定性从而高效合成l-2-氨基丁酸。通过亮氨酸脱氢酶的分子动力学模拟分析均方根涨落 (Root mean square fluctuation,RMSF) 值,对其波动非常明显的Loop区域合理设计以得到比酶活提高的截短突变体EsLDHD2,其比酶活为野生型的123.2%;此外,由于l-2-氨基丁酸制备过程中苏氨酸脱氨酶催化l-苏氨酸制备2-酮丁酸的速率过快导致多酶催化不平衡,因此双拷贝亮氨酸脱氢酶及甲酸脱氢酶以平衡多酶催化速率,构建多酶级联催化的单细胞E. coli BL21/pACYCDuet-RM,其摩尔转化率相较于E. coli BL21/pACYCDuet-RO提高74.6%;对菌株E. coli BL21/pACYCDuet-RM的全细胞转化条件进行优化,其最适pH、温度、底物浓度分别为7.5、35 ℃和80 g/L,此时摩尔转化率大于99%;在1 L转化体系和最适转化条件下分批加入l-苏氨酸80 g和40 g,l-2-氨基丁酸的产量达97.2 g。总之,该策略为l-2-氨基丁酸的制备提供了绿色、高效的合成方法,具有工业化制备药物前体的巨大潜力。