信号肽对浸麻类芽孢杆菌α-环糊精葡萄糖基转移酶在大肠杆菌中胞外表达的影响

为了筛选得到利于浸麻类芽孢杆菌Paenibacillus macerans α-环糊精葡萄糖基转移酶(α-CGT酶)分泌表达的信号肽,提高α-CGT酶的分泌表达量,本研究考察了大肠杆菌中外源蛋白分泌表达常用的OmpA、PelB、OmpT和Endoxylanase四个信号肽对重组α-CGT酶在大肠杆菌中胞外表达的影响.在...     

微生物发酵法生产L-色氨酸的代谢工程研究

L-色氨酸作为人体内的一种必需氨基酸,广泛应用于医药、食品与饲料等行业.工业上采用的色氨酸生产方法有化学合成法、转化法及微生物发酵法.近年来,随着代谢工程在色氨酸菌种选育中的成功运用,微生物发酵法逐渐成为主要的色氨酸生产方法.系统综述了微生物发酵法生产色氨酸所涉及的代谢工程策略,包括生物合成色氨酸的代谢调控机制以及途径...     

Thermobifida fusca角质酶突变体D204C/E253C高效可溶表达及其应用

Thermobifida fusca角质酶突变体D204C/E253C是通过在野生型角质酶中引入二硫键获得的热稳定性突变体.由于二硫键的引入,导致突变体D204C/E253C在表达过程中,易错误折叠形成大量包涵体,可溶表达比率极低.这极大地限制了其发酵制备以及在PET纤维改性中的应用.为了加强突变体D204C/E253C的可溶表达,本研究将突变体D204C/E253C和周质蛋白二硫键氧化还原酶DsbC在大肠杆菌突变株Es-cherichia coli Origami B(DE3)中共表达,来异构化异常的二硫键.实验结果表明,共表达的角质酶突变体D204C/E253C正常折叠表达,酶活为61 U/mL,是非共表达的6.8倍;共表达的突变体D204C/E253C在80℃的半衰期可达16 h,能够在80℃对PET纤维进行改性.本研究通过与分子伴侣蛋白DsbC在大肠杆菌突变株E.coli Origami B(DE3)中的共表达,实现角质酶突变体D204C/E253C的高效可溶表达,为大规模工业应用提供了一定的理论基础.     

Thermococcus sp.B1001环糊精酶的重组表达及在麦芽七糖制备中的应用

成功构建pET-24a-tscd质粒,实现Thermococcus sp.Strain B1001来源的环糊精酶(TsCDase)在Es-cherichia coli BL21(DE3)中表达.通过热处理和镍柱分离对重组TsCDase进行纯化.酶学性质研究表明,重组TsCDase的比活为1 208.04 U/mg,最适温度为90℃、最适pH值为5.5.重组酶TsCDase在85℃、90℃、95℃条件下的半衰期分别为180、120、30min.酶转化研究表明,以80 g/L β-环糊精为底物,当酶转化温度为90℃、反应pH值为5.5～6.0,加酶量为25 U/g,反应时间为4 h时,麦芽七糖产率为81.19％和85.95％,七糖占产物麦芽寡糖的比例为95.24％和92.92％.本研究结果为工业化制备麦芽七糖奠定良好基础.     

Streptomyces hygroscopicus谷氨酰胺转胺酶酶原基因的鉴定及在大肠杆菌中的表达

[目的]鉴定来源于吸水链霉菌的谷氨酰胺转胺酶基因;研究其在大肠杆菌系统的克隆与表达;分析该酶与其同源酶的活性中心氨基酸序列.[方法]从本实验室筛选的吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus;CCTCC M203062)发酵液中,分离纯化得到谷氨酰胺转胺酶酶原(pro-MTGase),测得N-端前十个氨基酸序列并与其它链霉菌来源的相应基因序列比较设计引物,扩增得到pro-MTGase 基因,将该基因插入到表达载体pET-20b( )信号肽pelB下游,构建分泌型表达载体pET/pro-MTG,并转化不同的大肠杆菌宿主BL21(DE3)和Rosetta(DE3)pLysS.[结果]获得了pro-MTGase的完整基因序列,多重碱基序列比对表明其与S.platensis和S.caniferus的pro-MTGase基因同源性高达92%.利用Rosetta(DE3)pLysS通过降温至24℃诱导策略,获得部分胞外表达的酶原.SDS-PAGE显示,胞外表达重组蛋白的分子量约为44kDa,与吸水链霉菌表达的天然酶原相符.诱导4 h后发酵液中的重组酶原经胰蛋白酶活化为成熟酶后测得最高酶活为0.24U/mL.[结论]该研究是对吸水链霉菌的谷氨酰胺转胺酶基因的首次报道,也是国内首次利用大肠杆菌实现pro-MTGase的胞外可溶性表达.     

微生物GH13家族淀粉脱支酶研究进展

普鲁兰酶和异淀粉酶都具有典型的(β/α)8桶状结构,属于GH13家族淀粉脱支酶.GH13家族的淀粉脱支酶能够专一、高效地水解淀粉分支部位的α-1,6-糖苷键,可以有效提高淀粉原料利用率和生产效率,在淀粉加工工业中具有重要的应用价值,因此近年来对GH13家族淀粉脱支酶的研究逐渐增多.本文系统地综述了微生物来源的GH13家族淀粉脱支酶的国内外研究进展,分别对普鲁兰酶和异淀粉酶的底物特异性及结构基础、研究现状以及应用和研究新趋势进行了阐述.并对GH13家族淀粉脱支酶研究中存在的问题和下一步开发方向提出了见解.     

提高源自Bacillus circulans 251的β-CGTase对麦芽糖亲和性及其在生产海藻糖中的应用

将B. circulans 251β-CGTase应用于海藻糖制备,海藻糖转化率从50. 4%提高至71. 9%。为进一步提高底物的转化率,运用易错PCR-高通量筛选技术筛选对以麦芽糖为歧化反应受体的亲和性提高的B. circulans 251β-CGTase突变体。利用低底物浓度的96孔板4,6-亚乙基-对硝基苯-α-D-麦芽七糖苷(EPS)显色法,最终筛选得到了一株对麦芽糖亲和性提高的突变体M234I。将野生型β-CGTase和突变体酶M234I进行蛋白质纯化,测定其酶学性质。结果表明,突变体的比活为345. 25U/mg,野生型则为357. 63U/mg;突变体M234I对麦芽糖的K_m为0. 258 2mmol/L,仅为野生型(0. 474 9mmol/L)的54. 4%,对麦芽糖的亲和性显著提高;突变体的最适温度、最适p H较野生型未发生较大变化。以麦芽糊精(DE值16)为底物,将突变体M234I用于多酶复配体系生产海藻糖,酶反应结果表明海藻糖的转化率最高达74. 9%,较野生型β-CGTase提高约3%。     

D-阿洛酮糖3-差向异构酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达及固定化细胞研究

将来源于Clostridium cellulolyticum H10的DPEase基因在食品级表达系统Bacillus subtilis中进行产酶研究,在3L发酵罐中高密度发酵最终酶活可达495U/ml,得到高表达量的DPEase酶液。通过硅藻土-海藻酸钠(吸附包埋法)对重组细胞进行固定化研究,结果表明,当海藻酸钠浓度为2%、细胞包埋量为50g/L、CaCl_2浓度为2%、硅藻土浓度为1%时,固定化细胞酶活回收率可达64%,固定化细胞与游离细胞相比最适pH不变,最适温度提高5℃,热稳定性明显提高,连续反应7个批次后转化率仍然为28%,仍保持81%的残余酶活,具有很高的工业应用价值。     

发酵乳杆菌来源l-阿拉伯糖异构酶理性设计及在d-塔格糖生产中的应用

L-阿拉伯糖异构酶(L-arabinose isomerase,L-AI)是D-半乳糖异构化生成D-塔格糖的关键酶。为提高L-阿拉伯糖异构酶对D-半乳糖的活性及在生物转化中的转化率,本研究对发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)CGMCC2921来源的L-阿拉伯糖异构酶进行重组表达和生物转化应用,并对其底物结合口袋进行理性设计以提高酶对D-半乳糖亲和力和催化活性。结果显示,突变体F279I对D-半乳糖的转化率提高至野生型酶的1.4倍,进一步叠加获得的双突变体M185A/F279I的K_m和k_cat分别为530.8mmol/L与19.9s^-1,底物亲和力显著提高,催化效率提高至野生型酶的8.2倍。以400 g/L乳糖为底物时,突变酶M185A/F279I转化率高达22.8%。本研究在乳糖高值化生产塔格糖方面具有重要的应用价值。     

角质酶在生物可降解聚酯聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯降解中的应用

随着废弃塑料带来的环境污染越来越严重,生物可降解聚酯已成为大众关注的焦点。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯[poly(butylene adipate-co-terephthalate),PBAT]是脂肪族和芳香族共聚形成的生物可降解聚酯,兼具两者的优异性能。针对PBAT在自然条件下对降解环境要求严格且降解周期长的不足之处,本研究探究了角质酶在PBAT降解中的应用和对苯二甲酸-丁二醇酯(butylene terephthalate,BT)含量对PBAT生物降解性的影响,以实现对PBAT降解速率的提升。选取5种不同来源的聚酯降解酶对PBAT进行降解应用并比较出降解效果最优的酶,并测定了含有不同BT含量的PBAT聚酯的降解效率。结果表明,角质酶ICCG为降解效果最好的酶,且BT含量越高PBAT的降解率越低。此外,还确定了角质酶ICCG对高BT含量的PBAT(H)降解的最适温度、最适缓冲液类型、最适pH、最适E/S(enzyme to substrate)和最适底物浓度比分别为75℃、Tris-HCl、9.0、0.4%和1.0%。本研究结果可为角质酶在PBAT降解中的应用提供一定的理论依据和实验...