植酸酶基因中稀有密码子的改造提高其在毕赤酵母中的表达量

对来源于黑曲霉N2 5(AspergillusnigerChinaStrain)的植酸酶基因phyA进行PCR介导的定点突变 ,不改变其所编码氨基酸 ,选用毕赤酵母偏爱的密码子对该基因保守序列中第 81位和第 85位的Arg密码子进行同义突变 .构建了含正确突变的克隆载体pUC18 phyAm 和酵母表达载体pPIC9k phyAm,电击转化毕赤酵母 ,经MM、MD平板筛选和产物的酶活性测定 ,筛选出突变与未突变高酶活酵母转化子各 2株 .这 4株转化子的Southern印迹结果表明 ,phyA基因以单交换方式单拷贝整合到酵母染色体DNA中 .表达产物的SDS PAGE分析表明 ,重组酵母中的植酸酶能有效分泌和表达 ,蛋白质分子大小为 70 15kD .转化子酶活测定结果表明 ,经密码子优化的突变重组酵母酶活力明显高于未进行优化的重组酵母转化子 .经密码子优化的突变重组酵母株PP NPm 8于麦芽汁培养基中诱导 36h后酶活力可达 4 76 0 0U/ml,其活力比未优化重组酵母株PP NP 2 (2 36 6 7U/ml)提高了约 1倍 ,且重组转化子遗传稳定性良好 .     

植酸酶基因的多点突变及在毕赤酵母中的高效表达

根据毕赤酵母基因的密码子选择偏爱性,不改变其编码氨基酸序列,对来源于黑曲霉N25植酸酶phyA基因,进行了突变,构建了含有正确突变的酵母表达载体pPIC9k-phyAm-4,电击转化毕赤酵母,获得优化了密码子的重组酵母转化子。经PCR鉴定表明,植酸酶基因已整合到酵母基因组中; 表达产物的SDS-PAGE分析表明,酶蛋白分子大小为70.15KD。Southern blotting结果表明,phyA基因整合到酵母染色体DNA中;转化子酶活测定结果表明,经密码子优化的重组酵母PP-NPm-4-2酶活可达136900U/ml,比Arg没有优化的PP-NPm-8 (47600 Uoml-1)酶活高约2.8倍。     

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的基因改造及其在毕赤酵母中组成型和诱导型的表达

【目的】克隆洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)脂肪酶基因,实现其在毕赤酵母中快速、安全和稳定性的大量表达。【方法】首先设计引物扩增B.cepacia脂肪酶基因,然后应用生物信息学方法分析B.cepacia和毕赤酵母整体密码子使用情况、脂肪酶基因信号肽及密码子偏好性。在此基础上,运用overlap PCR对脂肪酶基因中低使用频率密码子进行改造并同时降低基因的G+C含量,获得优化的脂肪酶基因。再分别把原始和优化的脂肪酶基因导入载体pGAPZα和pPIC9K中,获得组成型表达载体pGAPlipW、pGAPlipO和诱导型表达载体pPIClipW、pPIClipO。分别将所得4种载体转入GS115中,得到一系列工程菌。经发酵和NTA树脂纯化后,对脂肪酶的酶学性质进行了初步研究。【结果】4种工程菌的脂肪酶活力分别为pPIClipW37.8U/mL,pPIClipO129.5U/mL,pGAPlipW40.2U/mL和pGAPlipO184.3U/mL。改造后脂肪酶活力比原始脂肪酶提高了4.6倍。酶学性质研究表明,脂肪酶在60℃时活力最高,在40℃-65℃范围内非常稳定;脂肪酶最适pH值为9.0,在pH6.0-pH10.0范围均表现很好的稳定性。【结论】通过overlap PCR改造后的脂肪酶显著提高了其在毕赤酵母中的表达效率,且GAP启动子比AOX1启动子更适合于B.cepacia脂肪酶的表达。大量表达的重组脂肪酶的性质与野生脂肪酶的性质相同,符合生产要求。     

青霉菌聚半乳糖醛酸酶基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质研究

筛选得到一株能分解果胶的青霉菌(Penicillium sp.),使用简并引物PCR和TAIL-PCR方法从该菌中克隆了一个聚半乳糖醛酸酶基因pgp1.pgp1基因全长1 225 bp,包含2个内含子,其cDNA全长1 104 bp,编码367个氨基酸和一个终止密码子,前18个氨基酸为信号肽序列.将pgp1基因连接pPIC9载体,在巴斯德毕赤酵母表达系统中进行了异源表达.在3L发酵罐水平,培养基中聚半乳糖醛酸酶活力达到700 U/mL.酶学性质测定表明,重组酶蛋白PGP1的最适pH为5.0,在pH4.0 -6.0下处理1h后,剩余酶活力超过90％;最适温度为38℃,以聚半乳糖醛酸为底物,PGP1的Km=(1.172±0.169)mg/mL,Vmax=(0.061±0.002) mg/min/mL.     

来源于软化芽孢杆菌的环糊精葡萄糖基转移酶在毕赤酵母和枯草杆菌中的表达

通过PCR扩增软化芽孢杆菌α-CGT酶基因,将基因片段分别克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K和大肠杆菌-枯草杆菌穿梭载体pMA5中,分别转化毕赤酵母KM71和枯草杆菌WB600。结果表明,重组毕赤酵母发酵上清液中α-CGT酶活性仅0.2U/mL,重组枯草杆菌产酶达到1.9U/mL。对重组枯草杆菌发酵条件进行了优化,当以TB为出发培养基,初始pH6.5,温度为37oC时,摇瓶培养24h后α-CGT酶环化活性达到4.5U/mL(水解活性为3200IU/mL),是野生菌株软化芽孢杆菌表达量的9.8倍。     

理性设计和基因剂量效应提高米根霉脂肪酶ROL的表达水平

[目的]实现米根霉(Rhizopus oryzae)脂肪酶ROL在毕赤酵母(Pichia pastoris)中的高效表达,为其产业化奠定基础。[方法]通过基因的理性设计提高其在毕赤酵母中的表达水平,再通过构建含串联的ROL基因的表达载体,获得含多拷贝ROL基因的重组菌株,拟通过提高ROL基因在宿主细胞中的基因剂量来进一步提高其表达量。[结果]基因的理性设计和基因剂量有效地提高了ROL基因在毕赤酵母中的表达量。原始ROL基因重组表达菌株活性最高的为260 U/mL。进行密码子优化后,发酵罐条件下,其活性最高的为26 500 U/mL,前后相比较,酶活力提高10倍。[结论]成功获得了脂肪酶ROL高效表达的菌株,完成了在小型发酵罐中的产酶能力评估,为该酶的工业化生产奠定了基础。     

黑曲霉阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的组成型表达

【目的】实现黑曲霉来源的阿魏酸酯酶在毕赤酵母(Pichia pastoris GS115)中的组成型表达。【方法】以黑曲霉(Aspergillus niger)基因组为模板,经重叠延伸PCR扩增得到阿魏酸酯酶基因(AnfaeA),将其与载体pGAP9K相连,构建重组表达载体p GAP9KAnfae A,经SalI线性化后电转入毕赤酵母GS115中,得到重组菌株。高效液相色谱法测定发酵液中阿魏酸酯酶活力,并对重组菌进行了发酵优化。【结果】克隆得到783 bp的阿魏酸酯酶编码基因并实现了其在毕赤酵母中的组成型表达。重组菌发酵84 h后,上清液中酶活达5.72±0.10 U/m L。重组酶(reAnfaeA)经分离纯化后比酶活为59.75 U/mg,大小约为40 k D。发酵优化结果为:葡萄糖40.0 g/L,蛋白胨10.0 g/L,酵母膏30.0 g/L,CaCO_3 0.2 g/L,种龄28 h,接种量3%(体积比),装液量50 m L/250 m L。在此条件下发酵培养,酶活达15.60±0.23 U/m L。【结论】阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的组成型表达,对研究毕赤酵母组成型表达系统和阿魏酸酯酶的发酵生产具有一定的借鉴意义。     

共表达HAC1和分子伴侣基因对甘露聚糖酶在毕赤酵母中表达的影响

为了提高甘露聚糖酶ManA在毕赤酵母中分泌表达的酶活,选择毕赤酵母内质网未折叠蛋白反应(Unfolded protein response,UPR)激活调控因子HAC1与5种毕赤酵母蛋白折叠相关的分子伴侣ERO1、PDI、PDI1、CPR5、BiP,通过构建pPICZA-HAC1等6种胞内表达重组质粒,分别电转化至分泌表达ManA的毕赤酵母重组菌中胞内共表达,并分析其重组菌摇瓶发酵时ManA表达的影响。结果发现在摇瓶发酵水平,胞内共表达HAC1、ERO1、PDI的重组菌发酵上清液中的ManA酶活力分别提高了26%、15%、20%,其重组菌发酵上清液的酶活力分别达到1 014 U/mL、925 U/mL、965 U/mL。通过对各重组菌上清液酶活力、胞内滞留酶活力、上清液蛋白浓度数据进行分析,进一步选择将HAC1、ERO1、PDI进行两基因或三基因组合,并分别在分泌表达ManA的重组菌胞内共表达,但各共表达重组菌发酵上清液的酶活力都没有进一步的提升。单独共表达HAC1或者分子伴侣ERO1、PDI可以辅助ManA的正确折叠,提高其蛋白表达。     

黑曲霉阿魏酸酯酶基因密码子优化及在毕赤酵母中的高效表达

【目的】对黑曲霉(Aspergillus niger)阿魏酸酯酶基因进行克隆和密码子优化,使其在毕赤酵母(Pichia pastoris X-33)中高效表达。【方法】以黑曲霉基因组为模板,经重叠延伸PCR扩增得到阿魏酸酯酶基因(Anfae A),并对Anfae A基因进行毕赤酵母密码子偏好性"随机优化"和"一对一优化",全基因合成后分别与表达载体pPICZαA连接,构建表达载体pPICZαA-Anfae A、pPICZαA-op Anfae A I和pPICZαA-op Anfae A II。经Sac I线性化后电转化至P.pastoris X-33中,筛选阳性转化子。摇瓶发酵4.5 d后,测定并比较重组阿魏酸酯酶(re Anfae A)酶活。【结果】密码子优化前阿魏酸酯酶酶活为6.8±0.1 U/m L,基因"一对一优化"和"随机优化"后的重组酶酶活分别为5.2±0.1 U/m L和39.9±0.1 U/m L,"随机优化"后酶活比优化前提高了近6倍,而"一对一优化"后酶活仅为优化前酶活的76.5%。重组阿魏酸酯酶的最适p H为5.5,且在pH 4.5-7.0稳定性较好;最适反应温度50°C,在45-50°C较稳定。【结论】阿魏酸酯酶基因经密码子"随机优化"后进行重组表达,酶活显著提高,对研究阿魏酸酯酶在毕赤酵母及其它宿主中的高效表达具有一定的借鉴意义,也为大规模工业化应用奠定了基础。     

宇佐美曲霉木聚糖酶基因xynⅡ在不同毕赤酵母中的分泌表达

将宇佐美曲霉E001的内切-1,4-木聚糖酶基因克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K中,得到重组质粒pPXY-NII,将其经SalⅠ线性化后分别转化2株毕赤酵母GS115和KM71,xynⅡ基因通过同源重组被整合到毕赤酵母染色体上,并处于酵母α因子的下游,经筛选获得阳性重组菌PXGL98(Mut+)和PXKL29(Muts)。该木聚糖酶基因在2株毕赤酵母中均实现了分泌表达。同时对工程菌的发酵条件进行了优化,在甲醇诱导下,PXGL98与PXKL29培养物上清液中的酶活力分别可达1156.92 U/mL和1646.03 U/mL。     

腺苷酸脱氨酶在乳酸克鲁维酵母中构建表达

【目的】实现鼠灰链霉菌来源经密码子优化后的腺苷酸脱氨酶基因在乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis GG799)中组成型表达。【方法】以鼠灰链霉菌(Streptomyces murinus)来源的腺苷酸脱氨酶(AMP)基因经密码子优化后作为模板,设计特异性引物,PCR扩增AMP脱氨酶基因opt-AMPD,以p KLAC1为载体构建重组表达质粒p KLAC1-opt-AMPD,经Sac II线性化后电转化法转入K.lactis GG799,筛选得到重组菌株,测定酶活,经His TrapTM HP纯化后得到AMP脱氨酶,并优化重组菌的发酵培养基。【结果】对AMP脱氨酶基因进行了密码子优化后,构建了重组K.lactis GG799/p KLAC1-opt-AMPD,实现组成型表达,密码子优化后AMP脱氨酶酶活提高到586±50 U/m L。SDS-PAGE结果显示,纯化后的AMP脱氨酶为单一条带,蛋白大小约为60 k D。优化的发酵培养基为(g/L):葡萄糖40、蛋白胨20、酵母粉15、Na Cl 8、KCl 10、Mg SO4 2,30°C、200 r/min发酵120 h,酶活达到2 100±60 U/m L。【结论】实现了密码子优化后的腺苷酸脱氨酶基因在乳酸克鲁维酵母GG799内的组成型表达,为实现腺苷酸脱氨酶的重组高效表达和发酵生产进行了有益探索。     

高产几丁质酶巴伦葛兹类芽孢杆菌的筛选和发酵条件优化

【目的】鉴定一株来源于中国南海海水样能够分泌多种胞外几丁质酶的类芽孢杆菌CAU904,并优化其产几丁质酶的发酵条件。【方法】采用形态学观察、16S r DNA序列比对及生理生化实验鉴定;通过碳源、氮源、温度、初始p H、表面活性剂种类以及发酵时间的单因素优化实验获得最佳发酵条件。【结果】菌株CAU904被鉴定为巴伦葛兹类芽孢杆菌(Paenibacillus barengoltzii),其最优发酵产酶条件为:0.5%胶体几丁质,0.2%酵母浸提物,0.1%吐温-80,培养基初始p H 7.0,45°C培养72 h。在最优发酵条件下,该菌株最大产酶水平达到8.2 U/m L,比优化前提高了5.4倍。几丁质酶的酶谱分析表明该菌株能够产生多达11种具有几丁质水解活性的同工酶,其中主要酶谱带对应分子量分别为54、47和38 k D。【结论】实验结果为巴伦葛兹类芽孢杆菌几丁质酶的分离纯化和酶的应用提供了基础。     

用GAP启动子在Pichia pastoris GS115中组成型表达鼠灰链霉菌腺苷酸脱氨酶

【目的】构建产AMP脱氨酶的重组毕赤酵母(Pichia pastoris GS115)菌株,并初步优化其发酵条件。【方法】以鼠灰链霉菌(Streptomyces murinus)基因组为模板PCR扩增获得腺苷酸脱氨酶基因AMPD,以pGAP9K为载体构建重组表达质粒pGAP9K-AMPD并通过电转化法转入Pichia pastoris GS115,筛选转化子对其酶活进行测定,并初步优化其发酵条件。【结果】构建了毕赤酵母重组菌,通过分光光度法测定,显示重组菌有明显的酶活;初步优化发酵条件为:该重组菌最适发酵培养基为:甘油2%,蛋白胨2%,酵母膏1%,KH2PO40.5%,MgSO4·7H2O0.05%,pH 6.0;发酵条件为:接种龄24 h,转接量3%,30°C﹑200 r/min培养96 h,取发酵上清液测定酶活,重组菌腺苷酸脱氨酶酶活达到2 230±60 U/mL。【结论】构建了一株产AMP脱氨酶活性较高的重组毕赤酵母菌株,并通过优化发酵条件使其酶活达到2 230±60 U/mL。为AMP脱氨酶工业化生产奠定了一定的基础。     

Effects of temperature and cycloheximide on secretion of cloned invertase from recombinant Saccharomyces cerevisiae

The effects of temperature on the kinetics and efficiency of secretion of cloned invertase were investigated in a recombinant yeast system. This system consisted of the baker's yeast Saccharomyces cerevisiae (SEY2102) transformed with the 2mu-based plasmid pBR58 which contains the entire SUC2 gene including the promoter, signal sequence, and structural gene. The recombinant yeast produces the naturally secreted yeast enzyme invertase. In transition experiments done at temperatures ranging from 25 degrees to 45 degrees C, the maximum invertase level and secretion rate exhibited maxima of 5.5 U/mL . OD and 4.6 U/mL . OD per hour, respectively, at 35 degrees C. Experiments involving the use of cycloheximide showed that it took approximately 15 min for secreted invertase to move through the secretion pathway, which held 0.4 U/mL . OD of specific activity. (c) 1995 John Wiley & Sons, Inc.     

Expression and secretion of Janthinobacterium lividumchitinase in Saccharomyces cerevisiae

The Janthinobacterium lividum chi69 chitinase gene linked to the Kluyveromyces lactis killer toxin secretion signal was ligated to the galactose-inducible CYC-GAL hybrid promoter of pEMBLyex4 and transferred directly into Saccharomyces cerevisiae DY-150. Exogenous chitinase activity assayed with 4-methylumbelliferyl--chitotrioside reached a maximum of 0.7 U/ml in the growth medium after 24 h galactose induction without any apparent deleterious effects on the yeast expression host.     

桑氏链霉菌几丁质酶ChiKJ40基因的克隆表达及其抑菌作用

【背景】目前关于桑氏链霉菌(Streptomyces sampsonii)生防基因的研究不多,仅从其基因组中克隆了2个几丁质酶基因片段,其单个几丁质酶的完整基因序列相关研究未见报道。【目的】克隆S.sampsonii KJ40的几丁质酶基因Chi KJ40并进行原核表达,纯化重组蛋白并研究其抑菌作用。【方法】采用PCR扩增法从S.sampsonii KJ40中克隆几丁质酶基因Chi KJ40,连接到表达载体p ET-32a,导入Escherichia coli BL21(DE3)进行诱导表达。使用His标记蛋白质微量纯化试剂盒对重组几丁质酶进行纯化,Bradford蛋白浓度测定试剂盒测定粗酶液和纯化酶液的浓度,几丁质酶试剂盒测定粗酶液和纯化酶液的几丁质酶活性。观察重组几丁质酶对桉树焦枯病菌(Cylindrocladium scoparium)、栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)、链格孢菌(Alternaria alternate)、紫丝核菌(Rhizoctonia violacea)几种致病真菌的抑菌作用。【结果】Chi KJ40基因(登录号为MF434484)在E.coli中经IPTG诱导表达,获得42 k D的重组几丁质酶,不同浓度IPTG在37°C诱导3 h,蛋白产量无明显变化。0.2 mmol/L IPTG 16°C诱导过夜,重组几丁质酶主要以可溶性形式存在于上清,小部分以包涵体存在于沉淀中。粗酶液几丁质酶活性为0.080 U/m L,酶比活力为0.041 U/mg,纯化酶液几丁质酶活性为0.046 U/m L,酶比活力为0.115 U/mg,纯化倍数为2.8,酶活回收率为57.5%。重组几丁质酶处理后,C.scoparium、C.parasitica和A.alternata菌丝细胞出现分节、膨胀,R.violacea菌丝溶解且部分被破坏成碎片。【结论】Chi KJ40基因的研究补充了S.sampsonii的生防背景,为几丁质酶基因找到了新的来源,并为其应用奠定了理论基础。     

Growth inhibition of the yeast transformant by the expression of a chitinase from Coprinellus congregatus

Coprinellus congregatus generates several chitinases during its entire life cycle: at the growing hyphal stage and at the mushroom autolysis stage. We have isolated a chitinase gene (chi1) from the mushroom tissue at the autolysing stage, and constructed a chitinase expression vector to get large amount of enzyme protein. Chitinase 1 (chi1) cDNA was heterologously expressed in Saccharomyces cerevisiae by gal1 promoter. The transformants showed no specific change in growth characteristics under normal growth conditions. However the expression of the gene by the gal1 promoter in the yeast transformants resulted in complete growth inhibition, while laccase expression by the gal1 promoter showed normal growth. The chitinase activities from the transformants were also more than 3 times higher than that of the recipient strain, and the chitinase expression by the real time-PCR also showed increased expression of the chi1 in the yeast transformant. Expression of a chitinase which was produced at the mushroom autolysing stage of C. congregatus resulted in yeast growth inhibition.     

Cloning and Expression of a Chitinase Gene from Sanguibacter sp. C4

The chitinase Chi58 is an extracellular chitinase produced by Sanguibacter sp.strain C4. The gene-specific PCR primers were used to detect the presence of the chiA gene in strain C4. A chiA fragment (chiA-F) was amplified from the C4 genomic DNA and was used to blast-search the related sequences from the GenBank dadabase. By alignment and selection of the highly conserved regions of the homologous sequences, two pairs of primers were designed to amplify the open reading frame (ORF) of the chitinase from strain C4 by nested PCR. The results revealed that the Chi58 ORF consisted of 1 692 nucleotides encoding a protein of 563 amino acid residues. The molecular weight of the mature protein was predicted to be 58.544 kDa. The Chi58 ORF was a modular enzyme composed of a signal peptide sequence, a polycystic kidney disease I domain, and a glycosyl hydrolase family 18 domain. The chitinase of C4 exhibited a high level of similarity to the chitinase A of Serratia (88.9%-99.6%) at the amino acid sequence level. The Chi58 gene was cloned into the expression vector pET32a to construct the recombinant plasmid pChi58 and was expressed in E. coli BL-21 (DE3) cells with IPTG induction. The molecular weight of the Trx-Chi58 fusion protein was estimated to be 81.1 kDa by SDS-PAGE.