地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶编码序列的PCR扩增、克隆及序列测定

在地衣芽孢杆菌NCIB 6816菌株碱性蛋白酶基因已知序列的基础上,通过设计合适的引物,利用PCR(Polymerase Chain Reaction)技术从地衣芽孢杆菌2709菌株的柒色体DNA中扩增了2709碱性蛋白酶的编码序列。对两个克隆的PCR片段的全序列分析结果显示,2709碱性蛋白酶的编码序列同相应的NCIB 6816序列相比有3％左右的碱基组成差异。由此推定的2709碱性蛋白酶的氨基酸序列肯定了2709碱性蛋白酶属典型的subtilisin Carlsberg类,同时还表明来源于不同地衣芽孢杆菌菌株的subtilisin Carlsberg存在着若干氨基酸组成上的差异。     

通过失活Sec途径阻遏蛋白和胞外蛋白酶提高地衣芽孢杆菌产碱性蛋白酶的能力

为了探究Sec分泌途径对地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)碱性蛋白酶产量的影响,对地衣芽孢杆菌TCCC11470 (BL ΔuppΔepsΔpgs)中的分子伴侣阻遏蛋白基因hrcA和基因组中3个Sec途径分泌的胞外蛋白酶基因epr、bpr和vpr进行叠加敲除。通过对比分析基因缺失前后的碱性蛋白酶酶活力发现,敲除菌株TCCC11470ΔhrcA和TCCC11470ΔhrcAΔeprΔbprΔvpr在42 h的碱性蛋白酶酶活力分别达到18 521.2 U/mL和20 048.5 U/mL,分别高出对照菌株BLΔuppΔepsΔpgs(14 478.6 U/mL) 27.9%和38.5%。这一结果指出,通过改进Sec分泌通路可以显著提升碱性蛋白酶的催化效能,为构建优化的工业酶生产宿主提供了新思路和研究方向。     

通过优化表达元件及培养基组分提高地衣芽胞杆菌中碱性丝氨酸蛋白酶产量

【背景】碱性丝氨酸蛋白酶(Subtilisin)是一种具有广泛用途的工业酶制剂。【目的】旨在通过优化启动子、信号肽及培养基组分来提高地衣芽胞杆菌中碱性丝氨酸蛋白酶产量。【方法】以地衣芽胞杆菌BL10为出发菌株,构建了含有4种不同类型启动子(PbacA、P43、PaprE和PsrfA)及4种不同类型信号肽(SPVpr、SPSacB、SPSacC和SPAprE)的碱性丝氨酸蛋白酶表达菌株,并在获得高产菌株的基础上进行培养基优化。【结果】4种启动子的表达水平为PbacAPaprEP43PsrfA,4种信号肽的分泌效率为SPAprESPSacCSPSacBSPVpr。其中,菌株BL10/pPbacA-aprE产生最高的碱性丝氨酸蛋白酶酶活(275.21 U/mL),相比于出发菌株BL10/pHY-aprE (167.98 U/mL)提高了64%。随后,通过对发酵培养基成分进行优化并结合正交优化,获得了一种高产碱性丝氨酸蛋白酶的培养基(g/L):玉米淀粉40.0,豆粕50.0,(NH4)2SO4 4.0,K2HPO4 3.0,CaCO3 1.0。最后,碱性丝氨酸蛋白酶酶活提高到747.37 U/mL,是初始酶活的4.45倍。【结论】为工业化高产碱性丝氨酸蛋白酶提供了一种有效策略。     

一株地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶的研究I.

从皖北盐碱地土样中分离到 0 1 1菌株 ,对其进行了菌种鉴定以及胞外碱性蛋白酶的初步研究。结果表明 :0 1 1菌株符合地衣芽孢杆菌种的特征 ,但该菌芽孢端生、孢囊膨大、中度耐盐、高度耐碱 ,可在NaCl浓度为 1 3%和pH1 1的培养基中生长 ,这些特征又不同于该种几个模式株 ,因而将 0 1 1菌株鉴定为地衣芽孢杆菌的一个亚种 ,命名为地衣芽孢杆菌砀山亚种(Bacilluslicheniformissubsp .dangshanensis)。该菌在发酵培养基中能产生较高产量的胞外碱性蛋白酶 ( 72 5u/mL)。酶的最适作用条件 :60℃、pH9.0 ,该酶在pH6.0～ 1 1范围内稳定     

一株地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶的研究Ⅰ.

从皖北盐碱地土术中分离到011菌株,对其进行了菌种鉴定以及胞外碱性蛋白酶的初步研究。结果表明：011菌株符合地衣芽孢杆菌种的特征,但该菌芽孢端生、孢囊膨大、中度耐盐、高度耐碱,可在NaCl浓度为13％和pH11的培养基中生长,这些特征又不同于该种几个模式株,因而将011菌株鉴定为地衣芽孢杆菌的一个亚种,命名为地衣芽孢杆菌砀山亚种（Bacillus licheniformis subsp.dangshanensis）。该菌在发酵培养基中能产生较高产量的胞外碱性蛋白酶（725u/mL）。酶的最适作用条件：60℃、pH9.0,该酶在pH6.0-11范围内稳定。     

碱性蛋白酶SubC在枯草芽孢杆菌中的高效异源表达

【背景】碱性蛋白酶是工业用酶中占比最大的酶类,广泛应用于清洁、食品、医疗等行业。近期研究发现碱性蛋白酶在生产生物活性肽方面有巨大潜力,这将进一步拓宽其在保健食品领域中的应用。【目的】利用枯草芽孢杆菌异源表达地衣芽孢杆菌来源的碱性蛋白酶SubC。【方法】通过筛选3种枯草芽孢杆菌宿主菌株(Bacillus subtilis 1A751、MA07、MA08)和6种信号肽(AmyE、AprE、NprE、Pel、YddT、YoqM),同时优化诱导剂浓度、发酵培养基和发酵时长,最终得到最优重组菌株MA08-AmyE-subCopt。【结果】重组菌株MA08-AmyE-subCopt的胞外酶活力为3.33×103 AU/mL,胞外蛋白分泌量为胞内可溶蛋白表达量的4倍,与携带野生型信号肽的对照组菌株WT相比,酶活提高了73.4%。【结论】异源碱性蛋白酶SubC在枯草芽孢杆菌中成功表达,为碱性蛋白酶SubC的表达和在保健食品领域的工业化应用提供了理论基础。     

一株地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶的研究I.

从皖北盐碱地土样中分离到 011菌株 ,对其进行了菌种鉴定以及胞外碱性蛋白酶的初步研究。结果表明 :011菌株符合地衣芽孢杆菌种的特征 ,但该菌芽孢端生、孢囊膨大、中度耐盐、高度耐碱 ,可在NaCl浓度为 13%和pH11的培养基中生长 ,这些特征又不同于该种几个模式株 ,因而将 011菌株鉴定为地衣芽孢杆菌的一个亚种 ,命名为地衣芽孢杆菌砀山亚种(Bacilluslicheniformissubsp .dangshanensis)。该菌在发酵培养基中能产生较高产量的胞外碱性蛋白酶 ( 72     

地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶基因的克隆、序列测定及其表达

以克隆的地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶编码序列的PCR扩增片段为探针。通过原位杂交从2709基因文库中筛选出两个含有完整的2709碱性蛋白酶基因的阳性克隆：Psci和Psc7。对Psc7中的插入片段构建若干亚克隆后测定了其全部DNA序列,结果显示该插入片段含2709碱性蛋白酶及其信号肽与导肽(Pro—peptide)在内的全部编码序列(1140碱基对)及长度分别为299和832碱基对的上、下游序列,该序列同M．Jacobs等克隆的地衣芽孢杆菌NcIB 6816的subtlisin Carlsberg基因序列显示了极高的同源性。通过枯草杆菌-大肠杆菌穿梭质粒Pbe2将克隆的2709碱性蛋白酶基因转入到蛋白酶缺陷型的枯草芽孢杆菌DB104中,结果表明2709碱性蛋白酶基因在枯草芽孢杆菌中得到了明显的表达。     

一株地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶的研究Ⅱ.

曾分离到一株产碱性蛋白酶的地衣芽孢杆菌011 ,命名为地衣芽孢杆菌砀山亚种。酶的最适作用条件 :pH9 0 ,6 0℃。对该菌株进行连续 4次不同的物理、化学方法的诱变处理。诱变剂为紫外线、亚硝酸、和低能N⁺离子 ,其处理方式包括单独或复合处理两种。最后获得一株高产碱性蛋白酶的变异株 (C₃₀₃)菌株产酶活力从 725u/mL提高到 12425u/mL。该突变株的最适产酶条件为起始pH8.0～9.0 ,培养温度 32℃～37℃ ,振荡培养时间 44～ 48h。     

Eglin C与2709碱性蛋白酶相互作用分析及亲和纯化方法

Eglin C是来自水蛭中的一种小型热稳定蛋白质,属于马铃薯胰凝乳蛋白酶抑制剂家族,可以抑制弹性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、组织蛋白酶、α-lytic蛋白酶以及胰凝乳蛋白酶等。然而,利用eglin C纯化蛋白酶,尚未见研究报道。本文将化学合成的编码 eglin C及其突变体的基因序列,克隆到原核表达载体pQE30,在大肠杆菌BL21获得His6-Tag-eglin C及其突变体的重组蛋白质。SDS-PAGE显示,eglin C蛋白的分子量大约8 kD。His6-Tag-eglin C对胰凝乳蛋白酶、地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶、枯草芽孢杆菌PB92碱性蛋白酶、枯草杆菌中性蛋白酶的半抑制剂浓度（IC50）分别为0.20±0.15、0.24±0.19、3.33±0.47和52.46±0.38 μmol/L。利用分子对接、基因突变以及荧光光谱等,分析eglin C及其突变体与2709蛋白酶的相互作用。结果显示,2709碱性蛋白酶对eglin C荧光淬灭属于静态淬灭,解离常数为2.60×10-7 mol/L,eglin C中的Asn50 残基对eglin C和2709碱性蛋白酶的结合发挥重要作用。利用eglin C与蛋白酶的特异结合的特性,构建亲和纯化载体,用于纯化来源于地衣芽孢杆菌的2709碱性蛋白酶,相比常规的蛋白酶纯化,显著简化了操作步骤。     

Cloning and over-expression of an alkaline protease from Bacillus licheniformis

The alkaline protease gene, apr, from Bacillus licheniformis 2709 was cloned into a Bacillus shuttle expression vector, pHL, to yield the recombinant plasmid pHL-apr. The pHL-apr was expressed in Bacillus subtilis WB600, yielding a high expression strain BW-016. The amount of alkaline protease produced in the recombinant increased by 65% relative to the original strain. SDS-PAGE analysis indicated a Mr of 30.5 kDa. The amino acid sequence deduced from the DNA sequence analysis revealed a 98% identity to that of Bacillus licheniformis 6816.     

地衣芽孢杆菌D-1产碱性蛋白酶培养条件的优化

为了对产碱性蛋白酶的地衣芽孢杆菌D-1的培养条件进行优化,利用10 L发酵罐,采用正交设计19(34)试验,对培养温度、pH值、搅拌转速、通气量4条件进行优化,得到地衣芽孢杆菌D-1发酵产碱性蛋白酶的最优培养条件为:培养温度37.0℃,pH值7.5,通气量4L/min,搅拌转速300r/min.利用最优条件组合进行验证...     

碱性蛋白酶高产菌株EIM-8的筛选鉴定及其液体发酵条件优化

筛选分离得到一株高产碱性蛋白酶菌株EIM-8,并基于16S序列进行分子系统进化分析,鉴定该菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis).同时,采用响应面法对Bacillus subtilis EIM-8的产酶条件进行了优化.首先通过单因素试验,筛选出最适碳源为玉米淀粉,最适氮源为牛肉膏.在此基础上,采用Pl...     

枯草芽孢杆菌中一种新型双向启动子的功能鉴定

本研究旨在通过转录组分析预测的方法,由地衣芽孢杆菌中筛选获得一种新型双向启动子,鉴定其启动强度。以已知强组成型启动子pShuttle-09为对照,检测其对克劳氏芽孢杆菌碱性蛋白酶基因的表达活性。成功构建了3种重组碱性蛋白酶表达载体及对应的工程菌株。在新型启动子pLA和其反向启动子pLB调控转录下,克劳氏芽孢杆菌碱性蛋白酶表达活性达到164 U/mL和111 U/mL。结果表明,pLA的启动强度明显高于pShuttle-09和pLB,pLA启动子与pLB启动子均可表达碱性蛋白酶。从而为枯草芽孢杆菌表达系统中异源基因的表达提供一个新的方向,也为原核生物中共同表达两种基因提供了新的思路。     

短小芽胞杆菌产碱性木聚糖酶发酵条件的研究

碱性木聚糖酶在碱性条件下催化水解木聚糖,广泛应用于造纸、纺织等领域.着重对短小芽胞杆菌M-11产碱性木聚糖酶的发酵条件进行初步的探索.研究了菌株的生长曲线、确定最佳接种龄为16 h、最佳接种量为1％;确定最适碳源浓度为7％、最适单一氮源为氯化铵、其浓度为1.0％、最适无机盐为氯化铁、其浓度为3 mmol/L;在此基础之上进行6因素3水平的正交试验,确定最适产酶培养基组成:麸皮5％,接种量3％,氯化铵1.2％,氯化铁3.5 mmol/L,硫酸镁0.03％,氯化钠5 mmol/L,磷酸氢二钾0.4％;最适培养条件:接种龄16 h,初始pH 8.0,温度37℃,300 mL摇瓶装液量50 mL,摇床转速220 r/min,发酵周期48 h.通过对发酵条件的优化使发酵液酶活达613 IU/mL.无机氮源为其最适氮源,因此短小芽胞杆菌M-11在碱性木聚糖酶的产品开发上优于短小芽胞杆菌M -26.     

Evaluation of various parameters of calcium-alginate immobilization method for enhanced alkaline protease production by Bacillus licheniformis NCIM-2042 using statistical methods

Calcium-alginate immobilization method for the production of alkaline protease by Bacillus licheniformis NCIM-2042 was optimized statistically. Four variables, such as sodium-alginate concentration, calcium chloride concentration, inoculum size and agitation speed were optimized by 2(4) full factorial central composite design and subsequent analysis and model validation by a second-order regression equation. Eleven carbon, 11 organic nitrogen and seven inorganic nitrogen sources were screened by two-level Plackett-Burman design for maximum alkaline protease production by using optimized immobilized conditions. The levels of four variables, such as Na-alginate 2.78%; CaCl(2), 2.15%; inoculum size, 8.10% and agitation, 139 rpm were found to be optimum for maximal production of protease. Glucose, soybean meal and ammonium sulfate were resulted in maximum protease production at 644 U/ml, 720 U/ml, and 806 U/ml when screened for carbon, organic nitrogen and inorganic nitrogen sources, respectively, using optimized immobilization conditions. Repeated fed batch mode of operation, using optimized immobilized conditions, resulted in continuous operation for 12 cycles without disintegration of beads. Cross-sectional scanning electron microscope images have shown the growth pattern of B. licheniformis in Ca-alginate immobilized beads.     

Cloning and expression of keratinase gene in Bacillus megaterium and optimization of fermentation conditions for the production of keratinase by recombinant strain

AIMS: Cloning and expression of keratinase gene in Bacillus megaterium and optimization of fermentation conditions for the production of keratinase by recombinant strain. METHODS AND RESULTS: The keratinase gene with and without leader sequence from the chromosomal DNA of Bacillus licheniformis MKU3 was amplified by PCR and cloned into pET30b and transferred into Escherichia coli BL21. The ker gene without leader sequence only expressed in E. coli and the recombinant strain produced an intracellular keratinase activity of 74.3 U ml(-1). The ker gene was further subcloned into E. coli-Bacillus shuttle vector, pWH1520. Bacillus megaterium ATCC 14945 carrying the recombinant plasmid pWHK3 expressed the ker gene placed under xylA promoter and produced an extracellular keratinase activity of 95 U ml(-1). Response surface methodology (RSM) was employed to optimize the fermentation condition and to improve the level of keratinase production by the recombinant strain. A maximum keratinolytic activity of 166.2 U ml(-1) (specific activity, 33.25 U mg(-1)) was obtained in 18 h of the fermentation carried out with an initial inoculum of 0.4 OD600 nm and xylose concentration of 0.75% w/v. CONCLUSIONS: Bacillus licheniformis keratinase was cloned and successfully expressed using T7 promoter in E. coli and xylose inducible expression system in B. megaterium. Response surface methodology was employed to optimize the process parameters, which resulted in a three-fold higher level of keratinase production by the recombinant B. megaterium (pWHK3) than the wild type strain B. licheniformis MKU3. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This study suggests that B. megaterium is a suitable host for the expression of cloned genes from heterologous origin. Optimization of fermentation conditions improved the keratinase production by B. megaterium (pWHK3) and suggested that this recombinant strain could be used for the production of keratinase.