缺陷短波单胞菌高产L-脯氨酸菌株的选育及其发酵条件优化

以缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)JNPP-1为出发菌株,利用紫外诱变及亚硝基胍复合诱变的方式,获得1株遗传性能稳定、可抗磺胺胍、能耐高渗透压以及能以琥珀酸钠为唯一C源的、在培养基上有生长优势的L-脯氨酸高产菌株JNPP-NSS(SGr、Sucg、NaClr)。经发酵条件优化后,L-脯氨酸的最高质量浓度可达47.3 g/L,与出发菌株相比提高了45.1%,生产速率由0.45 g/(L·h)提高到0.78 g/(L·h)。     

重组胰高糖素样肽-1融合蛋白的纯化及其活性测定

主要探讨了发酵液中融合蛋白rh（GLP-1A2G）2-HSA的分离纯化过程。发酵上清液经超滤浓缩、离子交换层析、凝胶过滤分离得高纯度的rh（GLP-1A2G）2-HSA。纯化样品经SDS-PAGE检测为单一条带,HPLC分析纯度达98%,^125I标记后用TCA沉淀法测定放射性纯度达97%,符合药效学和药代动力学研究的需要,整个纯化过程回收率达到48.5%。通过细胞增殖实验表明纯化后的rh（GLP-1A2G）2-HSA具有类似GLP-1的促胰岛β细胞增殖活性,说明该分离过程保护了融合蛋白rh（GLP-1A2G）2-HSA的生物活性。通过融合蛋白rh（GLP-1A2G）2-HSA的纯化方法,可获得高纯度的重组融合蛋白rh（GLP-1A2G）2-HSA,为进一步的药效学和药代动力学研究奠定了基础。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的敲除对于谷氨酸棒杆菌V1生理代谢的影响

【目的】L-缬氨酸生物合成的前体物质是丙酮酸。为了增加磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸的代谢流向,优化L-缬氨酸前体物质的供应,以一株积累L-缬氨酸的谷氨酸棒杆菌V1(Corynebacterium glutamicum V1)为对象,构建磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因敲除的重组菌株C.glutamicum V1-Δpepc,并研究pepc敲除后菌株生理特性的改变。【方法】运用交叉PCR方法得到pepc基因内部缺失的同源片段Δpepc,并构建敲除质粒pK18mobsacB-Δpepc。利用同源重组技术获得pepc基因缺陷突变株C.glutamicum V1-Δpepc。采用摇瓶发酵对C.glutamicum V1-Δpepc进行发酵特性的研究。对谷氨酸棒杆菌模式菌株C.glutamicum ATCC 13032、出发菌株C.glutamicum V1和敲除菌株C.glu-tamicum V1-Δpepc的丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)、丙酮酸脱氢酶(Pyruvate dehydro-genase,PDH)、丙酮酸羧化酶(Pyruvate carboxylase,PC)分别进行测定和分析。【结果】PCR验证以及PEPC酶活测定都表明筛选到pepc缺陷的突变菌株C.glutamicum V1-Δpepc,摇瓶发酵结果表明,突变菌株C.glutamicum V1-Δpepc不再积累L-缬氨酸而是积累L-精氨酸达到7.48 g/L。酶活测定结果表明出发菌株的PDH和PC酶活均低于模式菌株C.glu-tamicum ATCC13032和重组菌株C.glutamicum V1-Δpepc,出发菌株的PK与PEPC酶活与模式菌株没有较大的差异。【结论】研究表明,通过切断PEPC参与的三羧酸循环的回补途径,增加磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸的流向使丙酮酸向TCA循环的流量增加,精氨酸的累积量提高。同时,以丙酮酸为前体的L-缬氨酸和丙氨酸的积累量降低。     

钝齿棒杆菌精氨酸琥珀酸酶编码基因argH的克隆表达及其重组菌发酵产精氨酸研究

钝齿棒杆菌（Corynebacterium crenatum）SYPA是本实验室筛选获得的一株高产精氨酸生产菌株。精氨酸琥珀酸酶（AL）是精氨酸合成过程中的最后一个酶,催化底物精氨酸琥珀酸生成产物精氨酸。为进一步提高精氨酸产量,本文以钝齿棒杆菌基因组为模板,扩增得到其编码基因argH,全长为1434 bp,编码476个氨基酸,理论蛋白分子量大小为50.8 kDa,其与C. glutamicum ATCC 13032比对其同源性为99.4%,相差10 bp,3个氨基酸。将其在E.coli BL21(DE3)及C. crenatum SYPA中成功表达。利用载体pET-28a上的6×His?Tag选用Ni柱亲和层析纯化AL,纯化后获得的重组蛋白的比酶活达156.9mU/mg蛋白,总回收率为72.3%,对该酶的部分酶学性质进行了初步研究,并发现产物精氨酸对其具有反馈抑制作用。成功构建钝齿棒杆菌重组穿梭表达质粒pJC1-tac-argH并将其通过电击转化法转入C.crenatum SYPA中,加强其代谢途径中AL蛋白表达量,并对其发酵产精氨酸做了初步分析。结果表明与出发菌株相比,转化子在精氨酸琥珀酸酶酶活增强了66.8%的基础上精氨酸产量达40.9 g/L,比出发菌株产量的35.8 g/L提高了约14.2%。     

葡萄柚中糖基转移酶对槲皮素及其类似物催化机制探讨

研究了葡萄柚中糖基转移酶(FGT)作为催化酶,以UDP-葡萄糖、UDP-N-乙酰-D-氨基葡萄糖、UDP-甘露糖为糖基供体,槲皮素、柚皮素、柚皮苷为糖基受体,研究糖基化合成情况。通过高效液相、质谱及核磁共振氢谱对产物反应进行检测。确定了槲皮素与UDP-葡萄糖、UDP-N-乙酰-D-氨基葡萄糖可以发生糖基化反应,生成的槲皮素糖苷分子量分别为464、505。根据核磁结果鉴定,所得到的产物结构分别为槲皮素-3-O-β-D葡萄糖苷、槲皮素3-O-β-D-N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷。以FGT酶为催化酶,对槲皮素进行了糖基化修饰。     

氨基脱氧分支酸合成酶对Corynebacterium glutamicum SYPS-062积累L-丝氨酸的影响

为阐明氨基脱氧分支酸合成酶(ADC合成酶)在Corynebacterium glutamicum SYPS-062体内积累L-丝氨酸过程中的作用,通过交叉PCR以及同源重组的方法敲除叶酸途径关键酶ADC合成酶的编码基因pabAB,构建了叶酸缺陷型菌株Corynebacterium glutamicum SYPS-062△pabAB,同时构建pabAB基因增强表达重组菌C.glutamicum SYPS-062(pJC Ⅰ-pabAB).分别考察了ADC合成酶对菌株生长的影响、对L-丝氨酸降解途径关键酶丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)的影响以及其对L-丝氨酸积累的影响.结果表明,与出发菌株相比,增强表达基因pabAB重组菌的ADC合成酶的酶活力提高了33%.SHMT酶的酶活力提高了30%,其最大比生长速率(μm)提高了48%,单位细胞产酸率(Yp/x)降低了36.2%;而敲除基因pabAB重组菌的ADC合成酶的酶活力降低了61%.SHMT酶的酶活力降低了20%,最大比生长速率降低了32%,单位细胞产酸率提高了12%.     

基于双酶偶联法合成尿苷二磷酸葡萄糖醛酸的研究

尿苷二磷酸（uridine diphosphate,UDP）-葡萄糖醛酸是细胞内重要的糖基供体,参与多种代谢途径,也是体外进行糖基化反应的重要糖基供体,但其价格昂贵、工艺复杂,限制了其大量使用,无法满足生产需求。基于此,利用双酶偶联法氧化UDP-葡萄糖生成UDP-葡萄糖醛酸,并研究反应产物的合成情况。以UDP-葡萄糖为底物、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+）为辅因子,利用化脓性链球菌Streptococcus pyogenes源的尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶（UDP-glucose dehydrogenase,UGD）、猪源的乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase,LDH）,双酶偶联催化合成UDP-葡萄糖醛酸,并通过高效液相色谱、质谱及核磁共振氢谱对反应产物进行检测,确定产物的结构及产物的生成量。结果表明,利用双酶偶联法氧化UDP-葡萄糖所得到的产物为UDP-葡萄糖醛酸。在UGD的作用下,氧化UDP-葡萄糖生成UDP-葡萄糖醛酸,同时辅因子NAD+在LDH的作用下实现循环再生,减少高能产物辅酶还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide,NADH）对反应的反馈抑制作用,产物的生成率约为60.17%。研究提高了产物UDP-葡萄糖醛酸产物生成量,为后续工业化制备提供了新思路。