南极假丝酵母脂肪酶B的酿酒酵母表面展示及其催化己酸乙酯的合成

从南极假丝酵母(Candida antarctica)基因组克隆得到南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica Lipase B, CALB)全基因片段, 利用连接肽celA Linker将CALB与酿酒酵母细胞表面展示蛋白a-凝集素的C端连接融合, 构建表面展示载体pICAS-celAL-CALB, 转化酵母后获得重组酵母菌Saccharomyces cerevisiae pICAS-celAL-CALB。该重组酵母菌经葡萄糖诱导表达及分析, 表明CALB已在酿酒酵母细胞表面成功展示, 水解活力达26.26 u/(g·dry cell)。重组酵母菌经冻干能有效地实现在非水相中全细胞催化己酸和乙醇酯化合成己酸乙酯。反应物己酸与乙醇的摩尔比为1:1.25, 己酸乙酯的产率为98.0%, 具有较好的操作稳定性。     

毕赤酵母表面展示南极假丝酵母脂肪酶B全细胞催化合成葡萄糖月桂酸酯

利用表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)的毕赤酵母细胞为全细胞催化剂,以葡萄糖为酰基受体,月桂酸为酰基供体,在非水相体系中催化合成糖酯。用硅胶柱层析对产物进行初提,再用制备液相色谱进一步分离纯化,并用高效液相色谱-质谱鉴定纯品性质。对该酶法合成糖脂反应体系进行了优化,其中考察了有机溶剂种类、复合溶剂体系中二甲基亚砜(DMSO)体积百分比、酶量、底物摩尔比、水活度和温度等几个影响酯化反应的因素。结果表明:在5mL反应体系中,以叔戊醇/二甲基亚砜(DMSO30%,V/V)为反应介质,添加初始水活度为0.11的全细胞催化剂0.5g,葡萄糖0.5mmol/L,月桂酸1.0mmol/L,60°C下反应72h后,葡萄糖月桂酸单酯的转化率达到48.7%。     

展示南极假丝酵母脂肪酶B的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯

展示酶的酵母细胞作为全细胞催化剂,既具有固定化酶的优点,又有制备简单、成本较低的特点。本研究将细胞表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)的重组毕赤酵母用于非水相中催化合成短链芳香酯,通过滴定和气相色谱的方法测定底物酸的转化率,从底物的碳链长度、醇的结构、酵母冻干粉的添加量、底物浓度及底物的酸醇摩尔比等方面考察了展示CALB的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯的特性。研究结果表明:该全细胞催化剂可催化C10以下的酸和醇直接酯化合成多种短链芳香酯,酸的转化率达到90%以上;其中己酸和乙醇为酶的最适底物;酵母冻干粉的添加量20g/L(306.0U/g-drycell)、己酸浓度0.8mol/L、酸醇摩尔比1:1.1是合成己酸乙酯的最佳条件。在此条件下反应1.5h,己酸的转化率达到97.3%。在现有的关于脂肪酶非水相催化合成短链芳香酯的报道中,该全细胞催化剂显示出较好的底物耐受性以及较高的催化反应速率。因此,展示CALB的毕赤酵母全细胞催化剂在合成短链芳香酯方面具有较大的商业化应用潜能。     

南极假丝酵母脂肪酶A的表面展示及酶学性质研究

采用a凝集素作为载体蛋白,首次将南极假丝酵母脂肪酶A展示在酿酒酵母细胞表面,通过MD平板筛选获得表面展示型的CALA酵母工程菌株。免疫荧光检测显示CALA被成功展示在酵母细胞壁表面,重组子经诱导后能在三丁酸甘油酯板上形成透明圈,说明展示的CALA具有活性。重组酵母在液体培养基培养72 h,活性达到最高,为80.4 U/g干细胞。酿酒酵母展示的CALA最适温度及pH值为70°C和pH 8.0。经50°C保温2 h,仍含有60%水解酶活力。展示的CALA在pH 7.0和pH 8.0溶液中比较稳定。经DMSO处理2 h,展示的CALA仍保持70%的活性。以上结果表明酵母展示的CALA可作为一种有潜质商业用途的全细胞催化剂。     

南极假丝酵母脂肪酶B的修饰与改造

南极假丝酵母脂肪酶B是用途最为广泛的脂肪酶之一,可用于许多有机化合物、医药中间体等的合成.为了改善南极假丝酵母脂肪酶B的催化性能,提高其环境适应性,同时提高蛋白的表达量,降低生产成本,从而使其更适于工业化应用,许多针对酶蛋白分子的修饰及改造方法已在南极假丝酵母脂肪酶B中得到大量应用.本文从化学修饰、理性设计和非理性设计3个方面详细综述了南极假丝酵母脂肪酶B的修饰与改造的关键技术,包括定点突变、蛋白质融合、易错PCR和DNA改组等,同时也介绍了以上技术在改良南极假丝酵母脂肪酶B特性方面的诸多成功实例.     

酵母表面展示脂肪酶合成己二酸二异辛酯

展示酶的酵母细胞既具有固定化酶的优点,又有制备简单、成本较低的特点.采用表面展示南极假丝酵母脂肪酶B (Candida antarctica lipase B,CALB)的毕赤酵母细胞催化合成己二酸二异辛酯(Diisooctyl adipate,DIOA),对该反应体系进行优化,并实现了初步工艺放大制备.经条件优化后,在10mL反应体系中,DIOA的产率可达85.0％.该工艺放大到200mL反应体系时,DIOA产率可达97.8％.经减压蒸馏,DIOA纯度可达到98.2％.该酵母表面展示脂肪酶在合成绿色润滑油己二酸二异辛酯中具有良好应用前景.     

利用α凝集素在毕赤酵母表面展示脂肪酶

目的:将南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)通过α凝集素3’末端功能区域展示在毕赤酵母表面。方法:采用PCR方法扩增得到CALB成熟肽编码基因,将其连接到α凝集素3’末端的上游再与穿梭载体pPIC9K连接,构建表面展示载体p KNS-CALB。检测其水解活力和相关酶学性质。结果:展示CALB的毕赤酵母在甲醇的诱导下,表现出水解活性,最高可达382 U/g干细胞。对展示CALB的酶学性质研究表明:其最适温度为45℃,最适pH为8.0,60℃水浴4 h后残留酶活力高于最大酶活力的50%,其水解对硝基苯酚丁酸酯的酶活力最高。结论:利用α凝集素成功将CALB展示于毕赤酵母表面,酶活力有较大提高。     

南极假丝酵母脂肪酶B基因在大肠杆菌中的表达和发酵优化

旨在利用大肠杆菌实现南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)基因的高效可溶性表达,并降低生产成本.构建带有不同信号肽的CALB基因表达质粒,转化至不同大肠杆菌宿主中,在摇瓶中进行基础培养基、诱导条件、培养基组成成分和进程曲线的优化.结果显示,带有PelB信号肽的重组菌pET25b-CALB-1/Rosetta(DE3)在20℃...     

黑曲霉组成型表面展示南极假丝酵母脂肪酶B及其发酵调控

黑曲霉表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)可有效应用于食品、化妆品、医药等行业。以黑曲霉Aspergillus niger SH-1为宿主细胞构建诱导型糖化酶基因启动子表面展示CALB,在较高浓度葡萄糖碳源的发酵中CALB表达会受到抑制,发酵后期菌体容易出现菌丝断裂和展示酶活力下降等问题。采用组成型3-磷酸甘油醛脱氢酶基因启动子替代诱导型糖化酶基因启动子的细胞表面展示CALB黑曲霉菌株可有效解决上述问题,该菌株不但可以利用葡萄糖,而且还能利用木糖为发酵碳源,以木糖为碳源发酵在144 h展示酶水平达到1 100.28 U/g。文中探讨了甘蔗渣水解液发酵生产黑曲霉表面展示CALB,初步达到预期的结果,为甘蔗渣的综合利用提供了新途径。     

毕赤酵母展示表达南极假丝酵母脂肪酶B

将南极假丝脂肪酶B(CALB)基因N端和C端,分别与酿酒酵母絮凝蛋白(Flo1p)絮凝结构域序列的N端(FS)和C端(FL)融合,构建成脂肪酶毕赤酵母表面展示载体KFS和KFL,并转化毕赤酵母GS115后获得重组子KFS-CALB和KFL-CALB。免疫荧光检测证实脂肪酶已展示于毕赤酵母细胞表面。甲醇诱导120 h后展示酶活性分别达到286 U/g干细胞和182 U/g干细胞。酶的热稳定性较游离酶有较大提高,50℃孵育4 h后KFS-CALB菌株的残留酶活力仍保持初始酶活力70%以上;KFL-CALB在50℃孵育2 h后的酶活力也达到初始酶活力50%,远远高于游离态的CALB,其在50℃孵育0.5 h后仅残留18%的初始酶活力。     

脂肪酶的表面展示及其应用

脂肪酶是一种广泛应用的水解酶类。脂肪酶的表面展示技术不仅是脂肪酶蛋白质工程中一种有效的高通量筛选方法,而且展示的脂肪酶与自由酶相比具备更高的温度稳定性、有机溶剂稳定性等优点,其作为全细胞催化剂与传统的固定化脂肪酶相比也具备诸多优点。脂肪酶表面展示的宿主包括噬菌体、细菌以及酵母等,本文将分别介绍这三种宿主中脂肪酶表面展示的概况以及其作为高通量筛选和全细胞等方面的应用。     

细菌细胞表面展示技术及其在环境修复领域的应用研究进展

细菌细胞表面展示是一项重要的生物工程技术,其将外源靶标蛋白、多肽或其他生物大分子表达于细菌表面,以更好地实现其功能。该技术在生物催化、生物修复、生物传感器和疫苗设计等多个领域得到广泛应用。本文首先对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌的表面展示系统进行介绍,概括了目前已知的主要宿主菌和锚定蛋白种类;然后重点阐述了细菌表面展示技术在生物修复领域的最新应用研究进展;最后总结了细菌表面展示技术在应用中存在的局限性,并展望了未来可能的发展方向,以期深入扩大和拓展该技术在生物修复实践中的具体应用。     

Lipase-catalyzed synthesis of glycerol carbonate from renewable glycerol and dimethyl carbonate through transesterification

Glycerol carbonate is a key multifunctional compound employed as solvent, additive, monomer, and chemical intermediate. Enzymatic synthesis of glycerol carbonate from renewable starting materials (glycerol and dimethyl carbonate) was successfully achieved by immobilized lipase from Candida antarctica (CALB, Novozym 435). Addition of molecular sieves as scavenger for the removal of methanol, which was generated from dimethyl carbonate during the reaction, accelerated a reaction rate. After the optimization, the equimolar use of glycerol and dimethyl carbonate in the Novozym 435-catalyzed reaction yielded a glycerol carbonate with almost quantitative yield. The resulting glycerol carbonate from 60 °C reaction has shown the low enantiomeric excess (13% ee) as configuration of (R)-enantiomer.     

Fatty Acid Specificity in Lipase-Catalyzed Synthesis of Glucoside Esters

The fatty acid specificity of the B-lipase derived from Candida antarctica was investigated in the synthesis of esters of ethyl D-glucopyranoside. The specificity was almost identical with respect to straight-chain fatty acids with 10 to 18 carbon atoms. However, lower fatty acids such as hexanoic and octanoic acid and the unsaturated 9-cis-octadecenoic acid were found to be poor substrates of the enzyme. As a consequence of this selectivity, these fatty acids were accumulated in the unconverted fraction when ethyl D-glucopyranoside was esterified with an excess of a mixture of fatty acids. This accumulation can reduce the overall effectiveness of the process as the activity of the lipase was found to be reduced when exposed to high concentrations of short-chain fatty acids. Finally, using a simplified experimental set-up, the specificity of the C. antarctica B-lipase was compared to the specificity of lipases derived from C. rugosa, Mucor miehei, Humicola, and Pseudomonas. Apart from the C. rugosa lipase, which exhibited a very poor performance, all the enzymes showed a very similar specificity with respect to fatty acids longer than octanoic acid while only the C. antarctica B-lipase showed activity towards sort-chain fatty acids.     

Enzymatic synthesis of trieicosapentaenoylglycerol in a solvent-free medium

The enzymatic synthesis of trieicosapentaenoylglycerol from glycerol and eicosapentaenoic ethyl ester in a solvent-free medium is studied here. Novozym SP 435 (immobilized lipase from Candida antarctica) has appeared as a very efficient biocatalyst for this transesterification. A nitrogen bubbling has allowed a good mixing and also the shifting of the reaction toward synthesis by eliminating the ethanol formed. The effect of temperature and of the quantity of lipase has been studied. In the optimal conditions (T=80°C, 5% (w/w) of lipase, 1 mol glycerol for 3 mol ethyl ester), pure triglyceride has been obtained after 10 h.