木糖异构酶序列结构特点、耐热机理及分子改造研究进展

近年来,随着发展低碳经济的迫切需要,可再生资源利用研究方兴未艾,其中,构建充分利用木质纤维素水解产物木糖生产乙醇的重组菌成为研究热点.木糖异构酶由于不需要辅酶,成为构建利用木糖重组酵母的首选途径.文中对近年来木糖异构酶的研究进展进行了综述.首先介绍了木糖异构酶的基本性质、序列、结构和功能特性,然后对其耐热机理进行了总结归纳;重点阐述了基于序列及结构进行的酶分子改造研究,包括底物特异性改造、热稳定性改造等;同时,结合作者的研究经历,对如何提高嗜热木糖异构酶在常温下的活性进行了探讨.最后,对木糖异构酶的研究进展进行了总结和展望,对基于结构改善木糖异构酶催化活性及构建新型高效利用木糖生产乙醇的重组菌具有重要的指导意义.     

蜜蜂TPI基因克隆与生物信息学预测

利用电子克隆方法获得蜜蜂(Apis mellifera)磷酸甘油醛异构酶(triosephosphate isomerase,TPI)基因,并采用生物信息学方法对该基因编码蛋白从等电点、疏水性/亲水性、二级结构等进行了预测,以及试验验证,结果表明蜜蜂TPI基因全长为1 768 bp,具有完整的开放阅读框架(ORF),并得到了试验证实.     

用P. pastoris的pAOX1表达系统表达木糖异构酶

目的:应用P. pastoris的pAOX1表达系统分泌表达重组木糖异构酶.方法:用PCR法从大肠杆菌基因组中扩增木糖异构酶基因(xi).用EcoRⅠ和NotⅠ双酶切将其基因克隆进P. pastoris表达载体.通过电转法将其木糖异构酶基因重组于P. pastoris基因组,筛选G418抗性700μg/ml的重组子作为工程菌GS115(pPIC9K-xi).在摇瓶中发酵用甲醇诱导表达重组木糖异构酶.用SDS-PAGE分析重组蛋白的表达情况,用糖酵解法对表达产物进行活性分析.结果:木糖异构酶基因在pAOX1的调控下,在P. pastoris中经甲醇诱导能分泌表达,摇瓶发酵2d表达量为35mg/L,表达产物具有代谢木糖的作用.结论:成功地克隆了大肠杆菌的木糖异构酶基因,并实现用pAOX1系统在P. pastoris中表达中木糖异构酶,为用P. pastoris规模化生产重组木糖异构酶奠定了基础.     

响应面法优化重组大肠杆菌产蔗糖异构酶发酵培养基

通过碳氮源的不同浓度对重组大肠杆菌E.coil BL21(DE3)发酵产蔗糖异构酶(SIase)的影响,并借助于数学分析软件Design Expert,结合Plackett-Burman试验设计和中心复合试验设计分析法,对蔗糖异构酶的产生菌进行了发酵培养基的优化研究。实验表明,最佳培养基组分为甘蔗糖蜜10.65 g/L,玉米浆22.22 g/L,NaCl 7.57 g/L ,MgSO₄·7H₂O 0.52 g/L, KH₂PO₄ 4.46g/L,优化后的蔗糖异构酶活力达到29.1U/ml,比LB培养基培养重组大肠杆菌(15U/ml),蔗糖异构酶活力提高了94%,与原始菌大黄欧文菌NX-5相比提高了21.4倍(1.3U/ml)。     

PDIA1 和EF1D 在左侧和右侧结肠癌差异表达的实验研究

目的:初步确定蛋白质二硫化异构酶A1和延伸因子1-delta为左侧和右侧结肠癌中差异表达蛋白,为左侧和右侧结肠癌在肿瘤生物学方面的差异提供分子遗传学依据。方法:收集人左侧结肠癌(LSCC)和右侧结肠癌(RSCC)组织标本,进行二维凝胶电泳、质谱分析和生物信息学分离和鉴定左右侧结肠癌中差异表达蛋白质,进一步应用RT-PCR、Western Blot和免疫组织化学技术检测蛋白质二硫化异构酶A1和延伸因子1-delta在左侧和右侧结肠癌中的表达状态。结果:筛选并成功鉴定出左侧和右侧结肠癌中16种差异表达蛋白质,与右侧结肠癌比较,10种蛋白在左侧结肠癌表达上调,6种蛋白在左侧结肠癌表达下调,其中蛋白质二硫化异构酶A1在左侧结肠癌中表达上调,延伸因子1-delta在左侧结肠癌中表达下调,并通过RT-PCR、Western Blot和免疫组化方法证实了在左侧和右侧结肠癌中该两种蛋白表达的差异,与蛋白质组学结果一致。结论:左侧结肠癌和右侧结肠癌的蛋白质组存在差异,其中蛋白质二硫化异构酶A1和延伸因子1-delta在mRNA和蛋白水平均存在差异,这些可能是左侧和右侧结肠癌生物学行为差异的原因。     

细胞分裂素在果实及种子发育中的作用

就最近几年来细胞分裂素与果实及种子发育的研究进展作简要介绍。     

DNA拓扑异构酶Ⅱ与ⅠA的进化分析

DNA拓扑异构酶与断开DNA链和改变其拓扑结构有关。先前的研究认为,拓扑异构酶TypeⅡB是由TypeⅡA通过基因的复制、重组和缺失所造成。然而,本研究结果则显示,TypeⅠA与TypeⅡB的进化关系较近,而TypeⅡA与TypeⅡB的关系较远。因此,TypeⅡB可能是由TypeⅠA演化而来,或者说,TypeⅡB是TypeⅠA在古细菌中的特化形式;TypeⅡB可能是由TypeⅡA通过形成TypeⅠA后演化而成的,而不是由TypeⅡA直接通过基因的复制、重组和缺失所造成。在由TypeⅡA演化成为TypeⅠA,最后演化为TypeⅡB的过程中,DNA拓扑异构酶的催化机制也发生了变化从需要金属离子的协助,演化到了不需要镁离子的存在协助其催化。     

生物转化生产D-塔格糖的食品级菌种选育及L-阿拉伯糖异构酶的克隆表达

L-阿拉伯糖异构酶(L-arabinose isomerase,L-AI)是一种可以催化D-半乳糖为D-塔格糖的胞内异构化酶。随着塔格糖在食品工业中越来越广泛的应用,能够将半乳糖转化为塔格糖的食品级微生物以及食品级来源的L-AI受到更大的关注。文中从各种酸奶制品、泡菜及其他一些食品中采集不同的样品,筛选出1株具有L-AI酶活的食品级菌株,经过生理生化鉴定以及16S rDNA序列测定,确定该菌株为戊糖片球菌,命名为Pediococcus pentosaceus PC-5。以该菌基因组为模板,克隆L-AI基因,并在大肠杆菌BL21成功地异源表达。表达产物经粗提取后,在40℃下加入Mn2+,使D-半乳糖转化为D-塔格糖的转化率为33%。     

桶形芋螺毒液蛋白质组分析及二硫键异构酶的鉴定

蛋白质二硫键异构酶(PDI)是内质网新生肽链折叠中一个重要的折叠酶。在热带药用海洋生物芋螺的毒液中,富含PDI酶,该酶对于毒液中芋螺毒素神经肽的体内氧化折叠至关重要。研究上样量、水化方式与时间、除盐步骤、聚焦电压和时间、平衡时间、凝胶电泳方法和染色方法等方面,优化并建立了较为理想的芋螺毒液蛋白样品双向电泳的实验条件与方法;通过双向电泳和MALDI-TOF-MS质谱分析技术,从海南产桶形芋螺(Conus betulinus Linnaeus)毒液蛋白中成功分离鉴定出PDI等9种蛋白;通过双向电泳和PDQuest软件分析了并比较了三种不同大小桶形芋螺毒液总蛋白的差异性,并质谱鉴定出5个明显的差异蛋白点。研究建立了桶形芋螺毒液蛋白双向电泳分析及质谱鉴定的技术方法,为后续大量分离纯化出天然的芋螺PDI酶以及利用蛋白质组学技术方法深入研究芋螺毒液特征提供了重要的基础。     

含甘露糖异构酶基因植物表达载体的构建

目的:构建了以manA基因为选择标记的植物表达载体。方法:从大肠杆菌DH5α中克隆出manA基因,连接到质粒pCAMBIA1301的XhoⅠ位点,替换hpt基因,通过酶切和PCR检测了插入片段的正确性,使用XbaⅠ和HindⅢ酶切Gateway载体(pGWCBF)获得含有P35S-T35S-attR1-attR2-CmR-ccdB的结构域,将其插入到表达载体pCAMBIA1301的相应位点中,获得中间表达载体pCAMBIA1301-manA-GW,使用Gateway载体的BP反应与LR反应,将转录因子CBF基因片段整合到载体中。结果:酶切结果表明以甘露糖异构酶基因(manA)为选择标记的植物表达载体pCAMBIA1301-manA-CBF已经构建完成。结论:将构建好的载体用液氮冻融法转化到农杆菌中,可以用于葡萄的遗传转化研究,为将来获得安全的转基因抗寒植株奠定基础。