热带假丝酵母高效利用甘油研究

目的:热带假丝酵母以油脂为底物发酵时会产生副产物甘油,研究对热带假丝酵母gk基因进行过表达,将副产物甘油转化为能量,提高油脂转化利用效率。方法:以热带假丝酵母Candida tropicalis 1798中的甘油激酶(gk)为研究对象,利用PCR技术获得同源臂基因gkpR,通过一步法无缝克隆将同源臂和G418抗性基因(kanr)连接至pPICzαA载体,同时将解脂假丝酵母Candida lipolytica 1457中的启动子基因pGAP无缝连接至载体中的gkpR,构成质粒pPICzαA-gkp,并电转化至C.tropicalis 1798感受态细胞中,通过一次同源单交换,将启动子pGK替换为pGAP。结果:经过G418抗性筛选和PCR鉴定,成功获得pGAP基因替换菌株C.tropicalis 1798-gkPr;发酵验证结果显示,启动子基因替换C.tropicalis 1798在以甘油为底物培养时重组菌OD600值比野生型菌株高46.4%,重组菌培养基中甘油剩余量比野生菌降低56.1%,表明启动子替换能促进C.tropicalis1798对甘油的吸收利用。此外,以油脂为底物进行发酵实验时还发现重组菌产长链二元酸的量比野生菌提高32.7%。结论:通过启动子替换手段构建的重组菌C.tropicalis 1798-gkPr,提高了热带假丝酵母对油脂组分中甘油成分的利用效率。     

热带假丝酵母ctpxa1基因缺失菌的构建及对长链二元酸积累的影响

Pxa1p为酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae过氧化物酶体上的膜蛋白,与Pxa2p组成二聚体,参与转运长链脂肪酸进入过氧化物酶体过程。热带假丝酵母能够发酵烷烃和脂肪酸生产长链二元酸,而过氧化物酶体中发生的β-氧化会消耗产生的长链二元酸造成产率降低。本研究以热带假丝酵母Candida tropicalis 1798为宿主菌,通过基于PCR片段的同源单交换法,快速构建ctpxa1基因敲除菌株C.tropicalis 1798-pxa1。利用半定量RT-PCR技术,检测ctpxa1基因在C.tropicalis 1798、C.tropicalis 1798-pxa1的表达量,灰度值比值为2.03,表明ctpxa1在C.tropicalis 1798-pxa1中的表达被弱化。经144 h发酵,C.tropicalis 1798-pxa1比C.tropicalis 1798的十二碳二元酸产量明显提升,其产出浓度为10.3 g/L,比野生型菌株C.tropicalis 1798提高了94.3%。     

N端二硫键对11家族木聚糖酶热稳定性的影响

以来源于米曲霉Aspergillus oryzae的11家族常温木聚糖酶AoXyn11A为母本,将其N端替换成同一家族耐热木聚糖酶EvXyn11TS的对应片段,构建出耐热杂合木聚糖酶AEx11A。将AoXyn11A和AEx11A基因分别在毕赤酵母GS115中进行表达并分析比较温度对表达产物酶活性的影响。结果表明,AEx11A的最适温度Topt为75℃,在70℃的半衰期t1/270为197 min,较AoXyn11A(Topt=50℃,t1/270=1.0 min)显著提高。通过对AEx11A结构的同源建模及其与AoXyn11A结构的比对,发现在AEx11A的N端引入了一个二硫键(Cys5–Cys32)。利用定点突变法将其5位的半胱氨酸突变为苏氨酸(C5T),去除该二硫键,以探讨其对AEx11A热稳定性的影响。分析表明,突变酶(AEx11AC5T)的Topt由突变前的75℃降为60℃,其t1/270和t1/280也分别由197 min和25 min缩短为3.0 min和1.0 min。     

蜜蜂NADPH-细胞色素P450还原酶基因在大肠杆菌中的表达及酶学特性分析

10-羟基-2-癸烯酸（10-HDA）是蜂王浆中的主要脂肪酸成分,具有抗菌、抗癌、延缓衰老等多种生理活性,但目前关于10-HDA生物合成的分子机制还不清楚。通过克隆蜜蜂NADPH-细胞色素P450还原酶（EC 1.6.2.4,NADPH-cytochrome P450 reductase,CPR）,在大肠杆菌中异源表达,并对其酶学特性进行分析。结果表明重组菌经IPTG诱导后表达蛋白的分子量与预期一致,为86.29 kDa,Ni-NTA亲和纯化后测得其比活性为77.33（EU of CPR）/μg。酶学性质分析结果表明蜜蜂CPR酶最适温度与pH分别为40℃和8.0,并对一些金属离子及有机溶剂具有不同程度的耐受性。其对底物细胞色素C的动力学参数K_m和k_cat分别为76 μM和268/min。以上研究为探究CPR在10-HDA生物合成途径中的功能奠定理论基础。     

碱性木聚糖酶研究进展*

木聚糖是一种在自然界中含量仅次于纤维素的丰富的可再生资源,木聚糖酶是一类可以将木聚糖水解成单糖和寡糖的酶,利用木聚糖酶将木聚糖分解后的产物被广泛应用于食品、造纸以及纺织等行业。木聚糖酶按其对酸碱环境的耐受能力分为碱性木聚糖酶、中性木聚糖酶和酸性木聚糖酶,其中碱性木聚糖酶适合应用于造纸工业中,尤其在造纸的制浆、促进漂白及废纸脱墨等多种工艺中,可以显著提高纸张质量,有效降低氯气排放量,从而减少对环境的污染。随着生物技术的进步,利用基因工程技术可以对碱性木聚糖酶进行分子改造,以提高其耐碱、耐热能力,扩大其在工业应用中的条件范围。介绍碱性木聚糖酶在分子改造方面的研究进展以及其在造纸漂白和制浆、废纸脱墨中的应用。     

海藻糖合酶在毕赤酵母表面的展示

海藻糖合酶能够利用麦芽糖一步法转化生产海藻糖,其底物专一性较高,该酶体系生产工艺简单,不受底物麦芽糖浓度的影响,是工业生产海藻糖的首选。为获得具有生产海藻糖合酶能力的毕赤酵母表面展示载体,实验以筛选的Pseudomonas putide P06海藻糖合酶基因为模板,PCR扩增得到海藻糖合酶基因(tres,2064 bp),连接至pPICZαA质粒中,获得重组质粒pPICZαA-tres。以来自酿酒酵母的共价连接细胞壁的Pir系列蛋白的Pir1p成熟肽蛋白作为毕赤酵母表面展示的锚定蛋白,利用PCR技术扩增得到pir1p(847 bp),连接至重组质粒pPICZαA-tres中,获得重组质粒pPICZαA-tres-pir1p。将重组质粒电击转入毕赤酵母GS115中,利用α-factor信号肽将蛋白引导分泌至细胞壁展示于毕赤酵母表面。通过Zeocin抗性筛选,挑选出阳性克隆子并摇瓶发酵。发酵产物经离心、破碎并使用昆布多糖酶水解,洗脱,结果显示,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析可见明显融合蛋白条带,表明海藻糖合酶已成功地锚定在毕赤酵母。将重组毕赤酵母使用pH 7.5的缓冲液清洗并重悬,与底物浓度为30%的麦芽糖在30℃~60℃水浴条件下作用2 h,反应产物利用HPLC检测,能够检测到酶学活性。在优化后的条件pH 7.5,50℃,表面展示海藻糖合酶酶活达到300.65 U/g。40℃~50℃酶活较稳定,保温60 min,残留酶活相对活力达75%以上;最适反应pH值为7.5,并在碱性环境下稳定。     

一种基于单交换原理的地衣芽孢杆菌基因敲除方法及应用

目的：基于同源单交换原理构建地衣芽孢杆菌基因快速敲除方法,提高基因敲除效率。方法：以地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）20085内切纤维素酶基因celb为拟敲除对象,利用重叠PCR技术将celb基因内约500bp片段与氯霉素抗性基因（Cm^r）相连接,经末端单酶切后电转化至B.licheniformis 20085感受态细胞中,仅通过一次同源单交换,将抗性基因Cm^r插入至celb基因内部,实现目的基因的敲除。结果：经过氯霉素抗性筛选和基因组PCR鉴定,成功获得celb基因缺失菌株B.licheniformis 20085Δcelb;发酵验证结果显示,B.licheniformis 20085Δcelb较原始菌株滤纸崩解能力显著降低,其中发酵60h后内切纤维素酶（CMC酶）活力由1.86U/ml降低至0.50U/ml,表明celb基因在地衣芽孢杆菌降解纤维素的过程中起着重要作用。结论：通过重叠PCR技术结合同源单交换原理能够实现地衣芽孢杆菌目的基因的快速敲除,为该菌株甚至其它微生物提供了一种基因功能快速鉴定的手段。     

以CotC为分子载体在枯草芽孢杆菌表面展示海藻糖合酶

海藻糖是自然界中普遍存在的一种非还原性双糖,是一种极好的天然干燥剂和保鲜剂。海藻糖合酶能够催化α,α-1,4-糖苷键连接的麦芽糖直接转化为α,α-1,1-糖苷键连接的海藻糖,是生产海藻糖的首选。为获得具有良好展示效果的海藻糖合酶,将其高效稳定的展示于枯草芽孢杆菌芽孢表面,实验同时分别选取增强型绿色荧光蛋白(EGFP)和海藻糖合酶(Tres)作为模型蛋白,以来自枯草芽孢杆菌的芽孢衣壳蛋白Cot C作为枯草芽杆菌表面展示的锚定蛋白进行表面展示研究。利用流式细胞仪分析EGFP在芽孢表面展示的情况,结果表明芽孢衣壳蛋白Cot C可以将EGFP固定在芽孢的表面。然后将荧光蛋白基因egfp通过酶切替换为海藻糖合酶基因tres,将重组菌株使用p H7.5的缓冲液清洗并重悬,与底物浓度为30%的麦芽糖在50℃水浴条件下作用2h,反应产物利用HPLC检测,能够检测到海藻糖峰,通过计算得到的酶活为252U/ml。说明海藻糖合酶基因通过与芽孢衣壳蛋白Cot C融合后可被展示在芽孢的表面。