白蚁内切-β—1，4-葡聚糖酶基因的克隆、表达、纯化及酶学性质的研究

提取了台湾家白蚁总RNA并反转录获得eDNA,PCR扩增出白蚁内切葡聚糖酶的基因,并将目的基因分别克隆到大肠杆菌和酿酒酵母载体中,构建了产内切-β-1,4-葡聚糖酶的基因工程菌。由于大肠杆菌会有少量的泄漏表达,而所用的酿酒酵母表达载体是本实验室构建带有INU信号肽的表达载体,故都可采用刚果红平板染色法筛选具有羧甲基纤维素酶（CMCase）活性的重组转化子。利用金属镍亲和层析对大肠杆菌表达的内切-β-1,4-葡聚糖酶进行纯化,CMC酶活检测显示纯化酶的最适温度和最适pH值分别为42℃、6．5;内切-β-1,4-葡聚糖酶的Vmax为0．071mg／mL·min,Km值为80．2712mg／mL。     

蜡样芽胞杆菌GXBC-3三个普鲁兰酶基因的表达及其酶学特性

探索获得优良的新型普鲁兰酶基因,丰富普鲁兰酶理论,对实现普鲁兰酶国产化具有重要意义。分析GenBank数据库中蜡样芽胞杆菌假定Ⅰ型、Ⅱ型普鲁兰酶基因序列,从实验室保藏的蜡样芽胞杆菌Bacilluscereus GXBC-3中克隆得到3个普鲁兰酶基因pulA、pulB、pulC,并分别导入大肠杆菌进行胞内诱导表达。纯化重组酶酶学性质研究表明重组酶PulA能水解α-l,6-和α-l,4-糖苷键,为Ⅱ型普鲁兰酶,以普鲁兰糖为底物时,最适反应温度及pH分别为40℃和6.5,比活力为32.89 U/mg;以可溶性淀粉为底物时,最适反应温度及pH分别为50℃和7.0,比活力为25.71 U/mg。重组酶PulB和PulC二者均只能水解α-l,6-糖苷键,为I型普鲁兰酶,以普鲁兰糖为底物时,其最适反应温度及pH分别为45℃、7.0和45℃、6.5,比活力分别为228.54 U/mg和229.65 U/mg。     

大肠杆菌甘油激酶基因(glpK)和甘油脱氢酶基因(gldA)的敲除及其对甘油产量的影响

利用Red重组系统构建了大肠杆菌JM109甘油激酶基因(glpK)和甘油脱氢酶基因(gldA)缺失的双突变菌株JM109B,然后将表达酿酒酵母3-磷酸甘油脱氢酶基因(GPD1)和3-磷酸甘油酯酶基因(HOR2)的质粒pSE-gpd1-hor2转化到JM109B突变菌株中,在含1%葡萄糖的摇瓶发酵培养基中37℃发酵24 h,甘油的最高产量为5.61 g/L,是原始菌株JM109/pSE-gpd1-hor2甘油产量的1.59倍;在30 L发酵罐中发酵28 h,甘油的最高产量为103.12 g/L,是原始菌株JM109/pSE-gpd1-hor2甘油产量的1.59倍,是原始菌株BL21/pSE-gpd1-hor2甘油产量的1.41倍,葡萄糖转化率为50.39%。     

宏基因组文库中的组成型启动子在大肠杆菌中的克隆

启动子是决定基因表达水平的重要因素之一。组成型表达启动子被认为是工业上表达重要蛋白质的理想启动子。本研究利用蔗糖为唯一碳源的基本培养基对榨糖废水浸润的土壤微生物宏基因组文库进行筛选,获得两个阳性克隆。对其中一个克隆的柯斯质粒进行亚克隆,利用在线启动子预测和序列比对工具对其中一个亚克隆子进行分析,获得一个启动子序列。然后,利用PCR方法将该启动子和地衣芽孢杆菌的α-淀粉酶基因一起克隆到T载体上。结果表明该启动子在不加诱导剂的条件下能够在大肠杆菌中启动外源基因的高效表达。本研究结果为在生物领域中组成型启动子的应用研究提供了基础。     

绿色木霉葡聚糖内切酶EGIII基因在大肠肝菌中的表达、定点突变及其动力学特性的研究

将绿色木霉葡聚糖内切酶EGIII基因亚克隆到表达载体pET-22b(+),构建重组质粒pET-egl3,转化到大肠杆菌BL21(DE3).利用金属亲和层析对重组EGIII进行纯化,纯化后酶比活力达到6 U/mg蛋白,最适反应温度为60 ℃,最适pH为4.0.同时对EGIII催化区的氨基酸残基R130和E218进行定点饱和突变,各筛选到一株酶活有提高的突变子R130P和E218F,其比活力为野生型EGIII的2.8倍和3.45倍.突变酶E218F的Km提高了一倍,催化效率Kcat提高了5.4倍;而R130P的Km和Kcat没有明显变化.两个突变酶的最适酶解温度和pH分别都提高至65 ℃和4.4.     

重组大肠杆菌的高密度发酵和甘油生产条件的初步研究

在摇瓶中进行重组大肠杆菌菌株BL21高密度发酵条件的研究,考察了葡萄糖浓度、盐离子浓度、温度、接种量、发酵时间等对该菌株生产甘油的影响。初步确定底物浓度为2.5%,盐离子浓度0.2%,温度为37℃,接种量为2%,经24h的摇瓶发酵,甘油产量最高达6.8g/L。在30L发酵罐实验中、按初步确定的优化条件发酵26h,甘油产量可达46.67g/L,是LB/葡萄糖培养基中甘油产量的2.06倍。     

玫瑰链霉菌海藻糖合成酶基因克隆、表达及功能鉴定

目的:克隆玫瑰链霉菌海藻糖合成酶基因(Srt)使其在大肠杆菌XL10-Gold中高效表达,并对重组酶的酶学特性进行研究。方法:利用PCR技术从玫瑰链霉菌中克隆到一段长1 704bp的海藻糖合成酶基因(Srt),构建重组表达质粒pSE380-Srt-treS,将其转化大肠杆菌XL10-Gold中诱导表达,对重组纯酶进行SDS-PAGE分析及酶学特性测定。结果:SDS-PAGE显示在65kDa处有明显单一蛋白条带。该酶可催化麦芽糖和海藻糖之间的可逆反应,海藻糖得率达82%,且含有很低的副产物葡萄糖(5%左右)。最适反应温度和pH分别为30℃、7.5,Cu2+、Zn2+和Tris能明显抑制酶活力。该酶还可催化蔗糖生成一种无龋齿,适合糖尿病患者食用的糖类-海藻酮糖。结论:成功克隆表达了一个海藻糖合成酶基因,该酶转化率高,副产物较少,为工业酶法生产海藻糖奠定基础。     

链霉菌GXT6 β-葡萄糖苷酶的酶学性质及葡萄糖耐受性分子改造

【目的】从经过全基因组测序的链霉菌GXT6中克隆、表达一个编码糖基水解酶家族3的新β-葡萄糖苷酶基因,研究重组酶的酶学性质并进行相关葡萄糖耐受性的氨基酸残基的分子改造,提高其对葡萄糖的耐受性。【方法】根据链霉菌GXT6的全基因测序结果,对其中一个注释为糖基水解酶的基因设计引物,PCR扩增目的基因,以p SE380为表达载体构建重组质粒,转化至大肠杆菌中诱导表达;采用镍亲和层析技术纯化重组蛋白质,对目的蛋白质进行酶学性质研究;采用定点饱和突变的方法对重组酶进行相关氨基酸残基的分子改造。【结果】从链霉菌GXT6中克隆到一个编码糖基水解酶家族3的新β-葡萄糖苷酶基因,并在大肠杆菌中表达。酶学性质研究结果表明该β-葡萄糖苷酶的最适温度为40°C,最适p H为6.0,Km值为(0.4712±0.0180) mmol/L,Vmax值为(128.000±1.741)μmol/(min·mg),葡萄糖抑制常数Ki值为(1.8880±0.1307)mmol/L。该BGL3-GXT6能够水解黄豆苷、染料木苷、甜茶苷、虎杖苷、淫羊藿苷。还对BGL3-GXT6中与葡萄糖耐受性可能相关的氨基酸残基位点81-Trp和233-Trp进行了定点饱和突变,获得了25个具有酶活的突变酶并对其进行酶学性质研究。其中W233位点饱和突变后获得的突变酶的Km和葡萄糖抑制常数Ki值与重组酶BGL3-GXT6相比均发生明显变化,葡萄糖耐受性有不同程度的提高,最高的提高了209倍。【结论】本研究获得的BGL3-GXT6对天然底物甜茶苷、黄豆苷、染料木苷、虎杖苷和淫羊藿苷具有水解功能,这些特性表明该β-葡萄糖苷酶在理论研究及在工业中有一定的应用价值。     

混合菌发酵1,3-丙二醇的初步研究

将表达酿酒酵母3-磷酸甘油脱氢酶基因(GPD1)和3-磷酸甘油酯酶基因(HOR2)的质粒PSE-gpd1-hor2转化到甘油激酶基因(glpK)和甘油脱氢酶基因(gldA)双缺失的大肠杆菌JM109C中,构建产甘油的工程菌JM109C/PSE-gpd1-hor2.接种JM109C/pSE-gpd1-hor2和Klebsiella在含1%葡萄糖的摇瓶发酵培养基中37℃发酵56 h,1,3-丙二醇的最高产量为1.28 g/L,葡萄糖摩尔转化率为37.5%;在30 L发酵罐中发酵68 h,1,3-丙二醇的最高产量为24.09 g/L,葡萄糖摩尔转化率为38.0%;5 g/L的乙酸、乳酸,10 g/L的乙醇分别使1,3-丙二醇的产量降低了91.41%、54.68%和51.56%.