枯草杆菌表达系统的研究进展

枯草杆菌由于具有非致病性、分泌蛋白能力强的特性的良好的发酵基础,是目前原核表达系统中分泌表达外源蛋白较理想的宿主。本阐述枯草杆菌基因表达的一般特点、表达载体、表达类型以及分泌表达存在的问题。     

Arthrobacter K1108乙内酰脲酶反应条件和立体选择性研究

研究了Arthrobacter K1108乙内酰脲酶的反应条件,结果表明,K1108乙内酰脲酶的最适反应温度为55℃,最适pH为7.0,Co^2 和Fe^2 对该酶有激活作用,而Ca^2 有严重抑制作用。K1108乙内酰脲酶的底物专一性较强,其最适底物为5－苄基乙内酰脲,5－苯基乙内酰脲和5－吲哚甲基乙内酰脲均不能作为其有效底物。对K1108乙内酰脲酶立体反应机制研究结果表明,其乙内酰脲水解酶不具立体选择性,决定产物立体构型的酶是N－氨甲酰氨基酸水解酶。     

炭疽芽胞杆菌A16D2株BA2380基因缺失突变株的构建

本课题组早期研究结果表明,炭疽芽胞杆菌BA2380蛋白可能与炭疽芽胞杆菌毒力有关,因而有必要对其功能进行深入研究。选取炭疽芽胞杆菌A16D2株为出发菌株,以其BA2380基因为目的缺失基因,参照A16D2株基因组序列及质粒pSET4s序列,利用软件设计上下游同源臂及抗性基因引物,用本实验室改造的“Golden Gate”克隆方法将3个片段同时连入温敏型穿梭载体pKMBK中(本实验室构建的受体质粒),从而构建基因打靶质粒。将该基因打靶质粒导入炭疽芽胞杆菌A16D2感受态细胞中,利用同源重组原理,筛选获得炭疽芽胞杆菌A16D2 BA2380基因缺失突变株,并对其进行验证。结果验证了本课题组构建的“Golden Gate”克隆体系进行多片段克隆的高效性,也为后续探索其基因功能奠定了基础。     

蛇足石杉赖氨酸脱羧酶基因的克隆、原核表达及其功能分析

赖氨酸脱羧酶(Lysine decarboxylase,LDC)是抗老年痴呆药——石杉碱甲生物合成的第一个酶。为了研究蛇足石杉中LDC的特性和功能,以其总RNA为模板,通过RT-PCR扩增得到2个赖氨酸脱羧酶基因LDC1和LDC2,克隆至pMD?19-T中测序发现,两基因同源性为95.3%,分别编码212和202个氨基酸。将两基因引入pET-32a(+)构建重组表达质粒pET-32a(+)/LDC1和pET-32a(+)/LDC2,分别转入BL21(ED3)中进行诱导表达,在30℃条件下获得可溶性表达产物Trx-LDC1和Trx-LDC2;采用Ni-NTA亲和层析法纯化目的蛋白,建立酶促反应体系分析其脱羧酶活性,薄层层析(TLC)检测表明重组融合蛋白Trx-LDC1和Trx-LDC2均能催化赖氨酸脱羧生成尸胺。利用生物信息学软件分析发现LDC1和LDC2理化性质存在差异,但预测的二级结构和三维结构基本一致。     

短短小芽孢杆菌大肠杆菌穿梭分泌表达载体的构建

应用PCR技术从具有分泌蛋白能力强且没有胞外蛋白酶活性的短短小芽孢杆菌50中分离出细胞壁蛋白基因的多启动子和信号肽编码序列,利用它与质粒pUB110和pKF3-起构建成穿梭分泌表达载体pBKE50,将α0淀粉酶基因引入该载体转化短短小芽孢杆菌50后,发现α－淀粉酶可以活性形式分泌表达,此工作为下一步建立短短小芽孢杆菌高效分泌表达系统奠定了基础。     

环己酮降解细菌的筛选和系统发育分析

通过以环己酮为唯一碳源的选择培养基富集培养和细菌环己酮降解能力的测定,从巴陵石化公司环己酮生产车间排水口的污泥样品中分离到12株降解环己酮性能强的细菌菌株。根据形态观察、部分生理生化试验和16SrRNA基因序列的比对分析,初步确定这些菌株代表8个物种,属于3个大的系统发育类群/门(Actinobacteria,Proteobacteria,Bacteroidetes)的5个科、7个属;大多数菌株与其系统发育关系最密切的典型菌株之间存在一定的遗传差异。结果表明降解环己酮性能强的细菌具有较丰富的系统发育多样性。     

短短小芽孢杆菌启动子筛选载体的构建

为了筛选短短小芽孢杆菌强启动子元件,应用PCR技术从枯草杆菌168中分离出α-淀粉酶基因,用其作为报告基因与质粒pUB110和pKF3一起构建了启动子筛选载体pKB/A.将短短小芽孢杆菌细胞壁蛋白基因启动子引入该载体构建成重组质粒pKB/PA,电穿孔法转化短短小芽孢杆菌50后发现α-淀粉酶以活性形式分泌表达.结果表明短短小芽孢杆菌启动子筛选载体构建成功.     

内生真菌对姜黄素的微生物转化

目的:调查姜黄根茎内生真菌对姜黄素的微生物转化,以期获得一些姜黄素的结构类似物或衍生物。方法:利用表面消毒法分离内生真菌;采用薄层层析和高效液相色谱(HPLC)技术筛选生物转化姜黄素的内生真菌;利用硅胶柱层析和制备型HPLC分离纯化生物转化产物;应用波谱技术解析转化产物的化学结构;通过形态学特征和内转录间隔区(ITS)序列分析对内生真菌进行初步鉴定。结果:从姜黄根茎中分离出18株内生真菌,经筛选发现其中1株丝状真菌能转化姜黄素,其产物分别为去甲基姜黄素和二去甲基姜黄素。初步鉴定该内生真菌属于Diaporthe sp.。结论:内生真菌Diaporthe sp.能对姜黄素进行去甲基化修饰,推测它可能具有O-去甲基化酶系。     

高效降解环己酮的无色杆菌JDM-3-03株的分离和鉴定

目的：分离、鉴定高耐受和高效降解环己酮的菌株。方法：从采自岳阳巴陵石化公司环己酮生产车间总出水口的污泥中,通过逐步驯化筛选环己酮降解菌株;通过形态观察、生理生化特征检测和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对分离到的菌株进行初步鉴定。结果：分离得到一株环己酮降解菌株JDM-3-03,初步鉴定其为无色杆菌Achromobacter insolitus的一个菌株;该菌能以环己酮为惟一碳源,且能耐受5000mg/L的环己酮;当环己酮的质量浓度为2000mg/L时,在温度为30℃、转速为150r/min的条件下,72h内该菌株对环己酮的降解率达到90.17%。结论：菌株JDM-3-03是一株可高效降解环己酮的无色杆菌。     

常温土壤中耐冷菌的分离、鉴定及产酶分析

目的:从常温土壤中筛选冷适应微生物,并进行初步鉴定和产低温酶分析。方法:采集吉首大学校园内土壤样品,通过低温富集培养筛选冷适应微生物;通过形态观察、生理生化特性检测和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析,对分离的菌株进行初步鉴定;利用平板筛选法检测其产低温酶特性。结果:分离获得6株耐冷细菌JSBP-1～JSBP-6,初步鉴定其分属假单胞菌属(Pseudomonas)、紫色杆菌属(Janthinobacterium)和节杆菌属(Arthrobacter);在5℃和15℃培养条件下,菌株JSBP-1产蛋白酶能力较强,JSBP-2和JSBP-6产淀粉酶能力较强,JSBP-5仅在5℃条件下有较强的产脂肪酶特性。结论:常温土壤中存在一定数量的冷适应微生物,其中假单胞菌是其优势菌群之一。这类适冷微生物菌群具有潜在的生产低温酶能力。