绿色木霉葡聚糖内切酶EGIII基因在大肠肝菌中的表达、定点突变及其动力学特性的研究

将绿色木霉葡聚糖内切酶EGIII基因亚克隆到表达载体pET-22b(+),构建重组质粒pET-egl3,转化到大肠杆菌BL21(DE3).利用金属亲和层析对重组EGIII进行纯化,纯化后酶比活力达到6 U/mg蛋白,最适反应温度为60 ℃,最适pH为4.0.同时对EGIII催化区的氨基酸残基R130和E218进行定点饱和突变,各筛选到一株酶活有提高的突变子R130P和E218F,其比活力为野生型EGIII的2.8倍和3.45倍.突变酶E218F的Km提高了一倍,催化效率Kcat提高了5.4倍;而R130P的Km和Kcat没有明显变化.两个突变酶的最适酶解温度和pH分别都提高至65 ℃和4.4.     

枯草芽孢杆菌β-糖苷酶的克隆表达、体外定向进化及结构模拟

摘要:【目的】从枯草芽孢杆菌基因组DNA中扩增出bglC基因并在大肠杆菌中表达,分析表达产物的酶学性质并进行结构模拟,为进一步研究其生理功能及结构解析奠定基础。【方法】将bglC基因克隆到大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中表达,通过定向进化获取水解效率提高的突变株,经Ni-NTA镍离子层析柱纯化后,测定野生枯草芽孢杆菌β-糖苷酶与突变酶的性质。利用CD光谱,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳及三维结构建模,分析野生酶与突变酶的高级结构。【结果】野生酶的比活力为9.7 U/mg,最适催化温度为60℃,最适pH值是7.0。经过突变和筛选,我们得到一个突变体BS-GLY_M1(A242T/T385A/S425L),其比活力达到17.1 U/mg,最适温度为55 ℃,最适pH值是7.0,在55 ℃下的半衰期为3.5 h,比野生酶增加2 h。突变酶对4-硝基苯基-β-半乳糖苷、乳糖和熊果苷的催化效率(Km/Kcat)有所提高。酶在天然条件下以二聚体、四聚体状态存在,推测它以二聚体为基本功能单位。结构模拟结果表明突变后酶的三维结构有轻微地变化,这可能是酶热稳定性和催化效率提高的原因。【结论】枯草芽孢杆菌β-糖苷酶可以在大肠杆菌中高效表达并可以通过定向进化提高其水解效率。     

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。     

利用定点突变法研究精氨酸脱亚胺酶活性的影响机制

精氨酸脱亚胺酶(ADI)是一种针对精氨酸缺陷型癌症(如:肝癌、黑素瘤)的新药,目前处于临床三期试验。文中通过定点突变技术分析了精氨酸脱亚胺酶的特定氨基酸位点对酶活力的影响机制。针对已报道的关键氨基酸残基A128、H404、I410,采用QuikChange法进行定点突变,获得ADI突变株M1(A128T)、M2(H404R)、M3(I410L)和M4(A128T/H404R)。将突变株在大肠杆菌BL21(DE3)中进行重组表达,并对纯化获得的突变蛋白进行酶学性质研究。结果表明,突变位点A128T和H404R对ADI最适pH的提高,生理中性(pH 7.4)条件下的酶活力和稳定性的提高,以及Km值的降低均具有显著的作用。研究结果为阐明ADI的酶活力影响机制和蛋白质的理性改造提供了一定的依据。     

毛栓菌胞外漆酶的纯化及部分性质研究

毛栓菌胞外漆酶经盐析、透析、sephadexG75和G2 5四步纯化 ,粗酶液被纯化了 39 1倍 ,比活力 12 152 ,回收率 4 5 3%。漆酶最适pH值为 4 0 ,最适反应温度为 30℃。K Cu 2 、Zn2 离子可激活漆酶 ,而Ag 、Fe3 离子可抑制漆酶的活性。漆酶的Km值为 1 81× 10 3mol/L。     

北京棒杆菌天冬氨酸激酶突变体R169H的构建及酶学性质表征

【目的】提高北京棒杆菌(Corynebacterium pekinense)中天冬氨酸激酶(aspartokinase,AK)活力。【方法】利用定点突变技术对AK基因进行突变,并将突变体转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21中异源表达。重组菌经超声破碎后、利用镍柱对AK进行纯化,并经SDS-PAGE和Western blot验证。通过检测酶活力比较突变体和野生型动力学变化并研究突变体和野生型的部分酶学性质。【结果】成功构建突变体R169H。经验证知,AK分子量为48kDa。突变体R169H的Vmax为226.3 U/mg·s-1,较野生型提高2.3倍。最适反应温度为26℃,与野生型经验值相同;最适反应pH为9.0,较野生型经验值8.0有所提高;在最适温度和pH值下的半衰期为5.5 h,比野生型的4h稳定性要好;代谢产物赖氨酸、苏氨酸和蛋氨酸在低浓度时对AK均具有激活作用。【结论】突变体中R169与E92间氢键消失,能够影响亚基间聚合度,降低酶对底物的亲和力,减弱代谢产物对AK的反馈抑制作用,从而使R169H中AK的Vmax提高2.3倍。     

里氏木霉纤维素酶的分离纯化及酶学性质

通过(NH4)2SO4分级沉淀、HiPrep 26/10 Desalting凝胶色谱脱盐、Source 15 Q阴离子交换色谱技术,里氏木霉(Rut C-30)纤维素酶主要组分得以初步分开,再经过Source 15 S阳离子交换色谱、HiPrep Sephacryl S-100 HR凝胶过滤色谱、Superdex 75 PrepGrade凝胶过滤色谱进一步分离纯化,得到2个纯化的内切葡聚糖酶组分EGⅡ、EGⅠ和一个外切葡聚糖酶组分CBHⅠ;经过SDS-PAGE电泳鉴定为电泳纯,测得相对分子质量分别为5.22×104,5.62×104和6.90×104。EGⅡ的最适反应pH是5.6,最适反应温度为65℃;EGⅠ的最适反应pH是4.4,最适反应温度为55℃;以羧甲基纤维素(CMC)为底物时,EGⅠ、EGⅡ的米氏常数(Km)分别为2.20 mg/mL、3.38 mg/mL。CBHⅠ的最适反应pH是5.8,最适反应温度为60℃,以对硝基苯基-β-D-纤维二糖苷(PNPC)为底物时,米氏常数(Km)为0.12 mg/mL。     

鱼腥藻苯丙氨酸脱氨酶的基因克隆、表达及最适反应pH改造

【目的】表达鱼腥藻苯丙氨酸脱氨酶(AvPAL),并经分子改造降低其最适反应pH。【方法】PCR克隆AvPAL编码基因,并在大肠杆菌中表达,用Ni2+亲和层析柱和凝胶柱纯化重组蛋白。利用GETAREA软件筛选与催化残基距离较近的暴露于酶分子表面的氨基酸位点,将其突变为带电性质不同的氨基酸,并对突变体进行酶学性质研究。【结果】在大肠杆菌中成功表达了AvPAL,纯化后得到电泳纯的重组酶。突变体E75Q和E75R的最适反应pH从8.5分别偏移到7.5和7.0。E75Q在pH 7.5时的比酶活较原酶提高了25%,在pH 6.5–9.5之间酶的稳定性良好,其最适反应温度为50 °C,在此温度下保温1 h酶活无显著变化。在最适反应条件下,E75Q的kcat/Km值较原酶提高了26.6%。【结论】改变AvPAL酶分子中起路易斯碱作用的关键氨基酸残基(质子受体)附近与之有相互作用的氨基酸的带电性质,降低了AvPAL的最适反应pH,提升了其在医疗领域的应用前景。     

嗜酸古菌Cuniculiplasma divulgatum来源的GH1家族中温β-葡萄糖苷酶CdBglA的原核表达及酶学性质分析

葡萄糖苷酶在食品、医药、生物质转化等领域具有重要的应用价值,因此发掘适应性强、性质优良的β-葡萄糖苷酶是国内外研究的热点。本文对尚未报道的来源于嗜酸古菌(Cuniculiplasmadivulgatum)GH1家族的葡萄糖苷酶进行了克隆表达和酶学性质测定,以期找到更优的β-葡萄糖苷酶。从NCBI数据库中获取了C. divulgatum来源的GH1葡萄糖苷酶氨基酸序列,然后制备重组质粒pET-30a(+)-CdBglA,并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达重组蛋白,对纯化后的CdBglA进行酶学性质研究。结果发现,重组酶CdBglA的分子量为56.0 kDa,最适pH为5.5,最适温度为55℃。该酶具有良好的pH稳定性,在pH 5.5-11.0范围内处理1 h,仍维持92.33%以上的酶活力。以p NPG为底物时的酶促反应动力学参数Km、Vmax和Kcat/Km分别为0.81 mmol、291.99μmol/(mg·min)和387.50s-1mmol-1。其在终浓度5mmol/L重金属离子的影响下均能保持90.33%以上的酶活力;在15%的乙醇溶液中酶活力被提高了28.67%,在2...     

脱墨用棘孢曲霉SM-L22纤维素酶系中内切酶的纯化及性质

通过Bio GelP 60分子筛和DEAE 与Q sepharose离子交换层析等手段 ,分离纯化了棘孢曲霉SM L2 2纤维素酶系中五种内切酶组分EGⅡ 1、EGⅡ 2、EGⅢ 1、EGⅢ 2和EGⅣ ,并且对这五种内切酶组分的基本性质进行了研究。通过SDS PAGE和IEF电泳测得其分子量分别为 38 7,34 4,31 4,36 9和 2 3 7kD ,等电点分别为pH <3 5,<3 5,4 9,4 5和 5 0。 5个酶组分均属酸性纤维素酶 ,最适pH在 3 5～ 4 0之间 ;最适温度分别为 55℃、60℃、( 60～ 70 )℃、( 60～70 )℃和 60℃。各酶组分有较宽的pH稳定性 ;温度稳定性表现为EGⅡ 1 >EGⅡ 2 >EGⅢ 1>EGⅢ 2 >EGⅣ。EGⅡ 1和EGⅡ 2有较高的底物专一性 ,而EGⅢ 1、EGⅢ 2和EGⅣ对木聚糖有交叉活性。Fe2 +对除EGⅣ以外的四种酶组分都有激活作用 ,尤其是对EGⅢ 2有强烈的激活作用。动力学分析表明各纤维素酶组分对底物亲和力的大小与酶的催化率之间并无相关性。     

粘质沙雷氏菌H3010发酵型D-乳酸脱氢酶基因的克隆表达、纯化及酶学性质研究

通过PCR技术从粘质沙雷氏菌H3010基因组DNA中扩增出该D-乳酸脱氢酶基因,连接至pET-28a（＋）表达载体,转入大肠杆菌BL21（DE3）中进行了重组表达,优化了酶纯化的条件,并对其酶学性质进行初步研究。结果表明,获得的该酶编码基因全长993bp,编码330个氨基酸,大小为37kDa。经优化表达及纯化条件后重组酶纯度可达90％。酶学性质研究发现,该重组酶最适反应温度为60℃,最适酶促反应pH为7．5（O．2mol／L磷酸盐缓冲液）,37℃下测得对底物丙酮酸的动力学参数Km=3．39mmol／L,Vmax=6．87mmol／（mg·min）,对辅酶NADH的动力学参数Km=1．43mmol／L,Vmax=1．61mmo]／（mg·min）。为酶法生产D-乳酸及利用代谢工程构建产D-乳酸的基因工程菌打下基础。     

谷氨酸棒杆菌YILW苏氨酸脱水酶基因的克隆表达及酶学性质

将L-异亮氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum YILW)苏氨酸脱水酶(threonine de-hydratase,TD)的编码基因ilvA在大肠杆菌中进行异源表达及进行初步的酶学性质研究。分别以C.glutamicum ATCC13032、YILW的基因组DNA为模板,利用PCR技术扩增出苏氨酸脱水酶的编码基因ilvA,测序获得编码序列。利用质粒PET-His将该基因在大肠杆菌BL21(DE3)中进行重组表达、金属螯合纯化,对其酶学性质进行初步研究。结果显示C.glutamicum YILW编码基因序列与已报道的ilvA序列相差5个碱基,相似度为99.6%,第383位氨基酸由苯丙氨酸突变为缬氨酸。酶学性质研究表明:重组酶YilwTD最适反应温度为32℃,在20~55℃范围内该酶较稳定,最适pH为6.7,该酶底物专一性强,对最适底物苏氨酸的米氏常数Km=8.32 mmol/L,最大反应速度Vmax=3.18×104U/mg,与野生型酶相比,突变(F383V)后可显著降低终产物对酶的反馈抑制作用。为揭示突变对苏氨酸脱水酶活性的影响及进一步利用基因工程技术改造L-异亮氨酸生产菌,提高L-异亮氨酸产量奠定了基础。     

大肠杆菌苹果酸合酶A的酶学和生理功能研究

苹果酸合酶是乙醛酸循环的关键酶之一。E.coli中苹果酸合酶A(malate synthase A,MSA)由aceB基因编码。根据E.coli基因组序列设计引物,利用PCR技术扩增aceB基因,并将其克隆入pET-29b(+),构建了重组表达质粒pET-MSA。经IPTG诱导,MSA在E.coliRosetta(DE3)中获得高效表达。纯化的MSA蛋白的分子量大小约为60 kDa,最适反应pH值和最适温度分别是pH值8.0、30℃。纯化的蛋白质在Mg2+存在时才能发挥最大的活性,其对乙酰辅酶A的Km和Vmax分别是8.07μM和3.6μM/min。此外构建了MSA和苹果酸合酶G(MSG)基因敲除菌株MG::ΔaceB和MG::ΔaceBΔglcB。研究发现缺少MSA的E.coli突变菌株在乙酸中的生长速率要比野生型菌株慢很多,表明MSA对大肠杆菌在乙酸中的生长起着重要作用。MSG虽然能部分补偿MSA的作用,但是包含MSA的乙醛酸旁路是更有效的乙醛酸代谢途径。     

云南HPV-16型E6、E7基因的突变分析

人乳头瘤病毒(Human papillomavirus,HPV)16型(HPV-16)是引起宫颈癌的一种主要高危型病毒,其2个致癌基因E6和E7的核酸序列变异可能会影响其对宿主细胞的致癌性,已有研究表明其序列突变呈现地域差异性。因此,研究不同地域HPV-16这2个基因的变化情况是宫颈癌流行病学调研的主要内容,也可为研究E6和E7的致癌性积累数据。研究以NCBI登录号为NC_001526.2的HPV-16型病毒的序列为参照,采用Neighbor-joining方法对云南地区74例HPV-16样本的E6、E7的DNA序列构建进化树,结果显示:只有亚洲和欧洲变异亚型,而没有发现非洲1、非洲2、亚-美洲和北美洲这4种变异亚型。DNA序列分析显示:E6的碱基突变以T178G(D25E,59.46%)和T350G(L83V,8.11%)为主,E7的碱基突变主要以A647G(N29S,59.46%)和T846C(同义突变,60.81%)为主。发现E6的新突变有A95G(同义突变,1.35%)和A135G(K11R,1.35%);E7的新突变有C625T(L22F,1.35%)、C627T(同义突变,12.16%)、G689A(G43E,1.35%)、T748G(S63A,1.35%)。此外还发现有一个共突变现象:T178G(D25E,59.46%)-A647G(N29S,59.46%)-T843C(同义突变,21.62%)-T846C(同义突变,60.81%)。     

Effect of process parameters on 3-hydroxypropionic acid production from glycerol using a recombinant <Emphasis Type="Italic">Escherichia coli</Emphasis>

The stability and specific activity of endo-β-1,4-glucanase III from Trichoderma reesei QM9414 was enhanced, and the expression efficiency of its encoding gene, egl3, was optimized by directed evolution using error-prone PCR and activity screening in Escherichia coli RosettaBlue (DE3) pLacI as a host. Relationship between increase in yield of active enzyme in the clones and improvement in its stability was observed among the mutants obtained in the present study. The clone harboring the best mutant 2R4 (G41E/T110P/K173M/Y195F/P201S/N218I) selected in via second-round mutagenesis after optimal recombinating of first-round mutations produced 130-fold higher amount of mutant enzyme than the transformant with wild-type EG III. Mutant 2R4 produced by the clone showed broad pH stability (4.4–8.8) and thermotolerance (entirely active at 55°C for 30 min) compared with those of the wild-type EG III (pH stability, 4.4–5.2; thermostability, inactive at 55°C for 30 min). k _cat of 2R4 against carboxymethyl-cellulose was about 1.4-fold higher than that of the wild type, though the K _m became twice of that of the wild type.     

前肽缺失vWF促进细胞分泌蛋白质剪接的L303E／F309S突变体凝血第八因子

该文旨在探索前肽缺失von Willebrand子（vWF-△Pro）对蛋白质剪接的L303E／F309S突变体凝血第八因子（FVIII）分泌的影响。将vWF-△Pro基因与蛋白内含子融合的F聊重链和轻链基因共转HEK293胞。结果显示,转vWF－△Pro细胞的剪接蛋白FVIll分泌量和活性分别为（196±27）ng／mL和（1．39±0-31）IU／mL,明显高于对照细胞的（116±24）ng／mL和（0．91±0．18）IU／mL。表明vWF－△Pro可提高剪接的L303E／F309S突变体FVⅢ蛋白分泌量和活性。     

匍枝根霉组成型内切葡聚糖酶基因的筛选和表达

从匍枝根霉cDNA文库中筛选得到组成型内切葡聚糖酶基因（ zeg1和zeg2）,经比对zeg1和zeg2相似度为86％,有相似的催化活性区域,经CDD（保守序列数据库）分析,该蛋白归属于糖苷水解酶第5家族,对比PDB（蛋白结构数据库）中第五家族的关键催化残基,预测该两个蛋白的第147位的谷氨酸（ E）及199位的色氨酸（ W）为该蛋白的关键催化残基。重组zeg1发酵至20 h时达到最高酶活为0.422 IU/mL;重组zeg2发酵至24 h达到最高酶活为0.509 IU/mL。酶学性质研究表明重组zeg1和zeg2的最适温度均为50℃,最适pH值均为5.0。通过CMC-SDS-PAGE电泳,复性后染色,测得重组zeg1和zeg2的分子量分别约为55 kD和58 kD。     

生物催化法合成6-氰基-（3R，5R）-二羟基己酸叔丁酯

利用E.coli BL21／pCDFDuet-gdh—cr-X共表达全细胞催化6-氰基-（5R）-羟基-3-羰基己酸叔丁酯不对称还原合成6-氰基-（3R,5R）-二羟基已酸叔丁酯。结果表明：在菌体用量4．85g/L、葡萄糖与底物质量浓度比为1：1、温度28℃、pH7．0条件下,80．0g／L6-氰基-（5R）-羟基-3-羰基己酸叔丁酯生物还原2h后,底物转化率可达99．0％,产物d.e．值大于99．5％。在考察范围内,NADP^＋用量对催化效率无显著作用。     

大肠杆菌RNaseⅢ基因的克隆与表达

目的：克隆并在原核表达系统中表达RNaseⅢ基因。方法：提取大肠杆菌JM109株的基因组DNA,以之为模板扩增得到RNaseⅢ基因全序列,将该编码序列克隆到原核表达载体pET-22b（＋）中,转化大肠杆菌BL21（DE3）,IPTG诱导重组RNaseⅢ表达。结果与结论：在大肠杆菌中克隆到了RNaseⅢ的全基因,经测序证明与数据库中报道的序列一致;表达的重组RNaseⅢ主要以包涵体形式存在。     

协同诱变法选育虾青素高产优良酵母菌株

以红法夫酵母(Phaffia rhodozyma)野生型菌株GH1为研究对象,选育虾青素高产优良酵母菌株,并初步研究其生长特性。对野生型菌株GH1用紫外线(UV)和亚硝基胍(NTG)协同诱变,用抗霉素A筛选,选育出虾青素高产突变菌株GH1-7.1。突变菌株GH1-7.1的虾青素最高产量达1200μg/gDCW,比野生菌株GH1的虾青素最高产量271μg/gDCW高出4倍,并且生长加快,达到最高生物量和最高虾青素产量的时间比野生菌株缩短了24h;野生菌株GH1的最适生长温度为20℃,高于28℃则不生长,而突变菌株GH1-7.1的最适生长温度为28～30℃,比野生菌株GH1提高8～10℃。首次采用协同诱变的方法成功选育了虾青素高产酵母菌株,并且生长周期短,最适的生长温度提高,是适宜南方高温环境发酵工程应用的优良菌株。