改造大肠杆菌合成海藻糖途径以高效合成海藻糖

海藻糖是相容性溶质的一种,因其具有多种生物学功能,在食品、化妆品、药品以及器官移植等方面均有很广泛应用。然而近几年生产海藻糖主要集中在使用酶催化的方法,虽然这种方法的转化效率高,但是却存在着副产物的问题,难以得到高纯度的海藻糖产品,严重制约了海藻糖的应用。本文通过基因工程技术在大肠杆菌Escherichia coli中构建了海藻糖高效合成新途径,通过全细胞催化合成海藻糖。利用PCR技术在哈氏噬纤维菌Cytophaga hutchinsonii中克隆获得海藻糖双功能合成酶基因(tpsp),采用E.coli pTac-HisA高效表达载体,实现海藻糖双功能合成酶基因(tpsp)高效表达,利用高效表达菌株进行全细胞催化,将葡萄糖高效转化为海藻糖。结果表明C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因(tpsp)在E.coli中成功实现表达,该酶能够在胞内将葡萄糖高效转化为海藻糖,并将其转运到胞外,实现海藻糖的高效率合成,海藻糖的产量提高到1.2 g/L,相对转化率为21%。当将此高产菌株在发酵罐中进行转化时,海藻糖的产量达到13.3 g/L,葡萄糖的相对转化率达到48.6%。采用C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因高效表达并且应用于海藻糖全细胞合成催化在国内外尚属首次报道,海藻糖的转化率及产率都已达到文献报道最高水平,本研究为开拓海藻糖生产新技术奠定了基础。     

粗山羊草(Aegilops tauschii)中Pinb基因的克隆和表达分析

puroindoline a(Pina)和puroindoline b(Pinb)是控制小麦籽粒硬度的主效基因。根据已报道的小麦Pinb基因的保守序列,设计合成了一对特异性引物,对粗山羊草Aegilops tauschii(DD)的基因组DNA进行Pinb基因扩增、克隆和序列分析,发现了一个新型Pinb等位基因。该基因长447 bp,编码148个氨基酸残基,具有麦类作物PinB蛋白所特有的WPTKWWK色氨酸结构域和10个半胱氨酸所形成的5个二硫键结构。与软粒小麦cv.Capitole的Pinb-D1a相比较,该基因含有14个氨基酸变异位点,其中包括一个紧邻色氨酸结构域的变异位点(Val66Phe),其核苷酸和氨基酸同源性分别为93.3%和90.5%。RT-PCR和Western Blot证实了Pinb基因在籽粒胚乳中的表达。Southern Blot分析结果表明,粗山羊草中Pinb基因为单拷贝。研究结果表明,粗山羊草中包含着与小麦差异较大的籽粒硬度控制基因,对此基因的进一步研究将加深对小麦籽粒硬度形成分子机制的了解。