葡萄糖醛酸木聚糖酶在枯草芽孢杆菌中的表达及发酵条件优化

为了研究葡萄糖醛酸木聚糖酶在枯草芽孢杆菌中异源表达,笔者从枯草芽孢杆菌中克隆得到带有自身信号肽的葡萄糖醛酸木聚糖酶基因,将其构建到大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭质粒中,转化入枯草芽孢杆菌WB800,得到重组菌。通过发酵条件以及培养基成分优化,重组菌中葡萄糖醛酸木聚糖酶酶活达到76.0 U/mL,约为优化前产酶量的5.4倍。葡萄糖醛酸木聚糖酶在枯草芽孢杆菌中实现高效异源表达,为其进一步的实际应用奠定了基础。     

来源于铜绿假单胞杆菌(Pseudomonas aeruginosa)所产蛋白酶PT121克隆表达及其在小肽合成上的应用

【目的】基于前期筛选到的P.aeruginosa PT121所产有机溶剂耐受性蛋白酶,本研究对该蛋白酶进行克隆表达,研究了重组蛋白的酶学性质及小肽合成上的应用。【方法】参考文献中报道的相似蛋白酶pseudolysin设计引物从菌株PT121基因组中克隆到耐有机溶剂蛋白酶PT121基因las B。构建诱导表达重组质粒p ET22b-las B,于大肠杆菌中进行表达。考察蛋白酶PT121酶学性质及小肽合成上的应用。【结果】序列分析表明las B基因编码信号肽、前肽及成熟肽3个部分,成熟肽部分含有301个氨基酸,分子量约33 k Da,属于金属蛋白酶M4家族。通过破碎条件优化,一步法制备得到较为纯净的重组蛋白酶PT121,其比活力达7700 U/mg,该酶呈现了较高的热稳定性,p H稳定性及溶剂耐受性,与野生菌P.aeruginosa PT121所产蛋白酶性质一致。在50%DMSO体系中高效催化合成了多种小肽,其中阿斯巴甜前体(Cbz-Asp-Phe-NH2)产率高达91%。【结论】蛋白酶PT121基因在大肠杆菌中克隆表达为进一步研究相关催化机理及分子改造奠定了基础。     

芽孢乳杆菌发酵葡萄糖制备D(-)-乳酸的研究

在国内首次报道了发酵法制备D(-)-乳酸,采用芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus sp．)从葡萄糖发酵制备D-乳酸。该发酵为微需氧,发酵培养基组成(g/L):葡萄糖60,酵母膏6,玉米浆5,NH4NO3l,麸皮2,NaH2PO4 4,CaCO340。发酵液的初始pH为7．0.在最佳条件下,37℃发酵72h可产40．7g/L的D-乳酸,葡萄糖转化率67．83％。通过离子配位色谱分析,产物的D-乳酸光学纯度为96．04％e．e．。     

D-乳酸高产菌菊糖芽胞乳杆菌Y2-8磷酸果糖激酶基因在大肠杆菌中的克隆和表达

以D-乳酸高产菌菊糖芽胞乳杆菌Y2-8基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到960 bp的磷酸果糖激酶基因(pfk)。氨基酸序列比对分析表明,该磷酸果糖激酶(PFK)与其他乳酸菌PFK具有保守的底物结合位点,但是其变构效应物结合位点存在差异。将pfk基因克隆到表达载体pSE380上,获得重组菌E-pSE-pfk。进一步通过诱导条件的优化,重组菌的PFK比酶活达到4.89 U/mg,是优化前的4.79倍。采用低温诱导策略有助于实现菊糖芽胞乳杆菌pfk基因在大肠杆菌中可溶性表达。     

溶剂稳定性蛋白酶产生菌Bacillus licheniformis YP1的发酵优化

溶剂稳定性蛋白酶产生菌Bacillus licheniformis YP1分离自油田土样。考察了碳源、氮源、金属离子等营养因素对YP1菌株发酵产溶剂稳定性蛋白酶的影响。YP1菌株发酵产胞外蛋白酶的最佳碳源为淀粉,果糖、甘露糖和乳糖显著抑制产酶;最佳氮源为酵母膏,干酪素、酵母粉和牛肉膏促进产酶,玉米浆和尿素显著抑制产酶。Mn^2＋可以显著促进酶活,Mg^2＋可以促进产酶,在初步优化的培养条件下,YP1菌株的胞外蛋白酶产量达980U。     

烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌YP1产胞外蛋白酶的影响

考察了添加5%(V/V)浓度的正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、十四烷、十六烷等烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)YP1的生长及产胞外蛋白酶的影响.结果表明5%(V/V)浓度的各种烷烃溶剂对YP1蛋白酶的稳定性及菌体生物量均无显著影响,正庚烷、正辛烷、正癸烷等溶剂显著抑制YP1产蛋白酶,而十二烷、十四烷,十六烷能提高YP1产蛋白酶1倍以上.发酵液中十四烷的浓度(1%-8%,VIV)与蛋白酶的活力呈正相关性,添加十四烷后发酵过程中蛋白酶活力的显著增加出现在菌体生长的对数后期.培养过程中添加十四烷能导致YP1菌体形态显著变小.首次报道了烷烃溶剂对极端微生物产蛋白酶的影响.     

溶剂稳定性蛋白酶产生菌的筛选和鉴定

自油污土样等样品中分离获得一株具有产胞外溶剂稳定性蛋白酶的耐有机溶剂极端微生物,经BIOLOG系统鉴定及16S rDNA序列(GenBank,EF105377)分析,该菌株为Bacillus licheniformis YP1。该菌株能耐受中浓度盐、强碱性环境(pH12)及多种不同浓度的有机溶剂,但对多种抗生素敏感。在YP1产蛋白酶发酵过程中添加各种有机溶剂结果表明,丙酮虽抑制了菌体生物量的生长却促进了单位菌体的蛋白酶分泌,而长链烷醇如辛醇、十二醇等能强烈抑制该蛋白酶的分泌。该菌株所产蛋白酶经11种50%(V/V)有机溶剂处理后均能保留高活力。该溶剂稳定性蛋白酶在有机相生物催化等领域具有良好的应用前景。     

高浓度有机质驯化活性污泥对比产生氢率的影响

利用驯化的活性污泥降解蔗糖制取氢气,设计了间歇浓度梯度驯化方案,驯化后不同来源活性污泥的糖代谢速率和产氢速率均有显著提高,使初始含糖量为76～84g/L(实际约6 6kgCOD/m3 ·d)培养液的比产氢率超过了含糖4 0g/L的低浓度培养液的比产氢率而无抑制现象。其中啤酒厂厌氧活性污泥、啤酒厂排污处污泥及南京城市排水沟污泥的蔗糖消耗率均达到85 %以上;比产氢率分别达2 2 4、2 35和2 14molH2 /mol蔗糖。揭示了高浓度有机质的活性污泥间歇浓度梯度驯化过程中糖代谢速率和产氢能力的演变规律,其适用于相当多的驯化活性活泥降解高浓度有机废液,以提高单位产氢能力。     

D-乳酸生产菌菊糖芽孢乳杆菌来源的D-乳酸脱氢酶同工酶

【目的】菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus inulinus)作为典型的同型发酵产D-乳酸的优势菌株,能够高效生产高纯度的D-乳酸。该菌株发酵受到多方面环境因素影响。糖代谢的关键酶例如葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶以及乳酸脱氢酶均为由葡萄糖代谢成为乳酸的关键酶,该菌中相关代谢酶的研究是发酵调控至关重要的基础。分析S.inulinus的基因组表明有3个推测为D-乳酸脱氢酶的基因,其中已有报道研究了1个双功能蛋白[bifunctional protein(BP)]。本研究分别克隆并解析了另2个D-乳酸脱氢酶同工酶的性质。【方法】本研究以S.inulinus Y2-8基因组DNA为模板,克隆得到2个D-ldh基因(dldh、dhdh),经测序分别为D-乳酸脱氢酶[D-lactic acid dehydrogenase(DLDH)]和D-羟基酸脱氢酶[D-isomer specific 2-hydroxyacid dehydrogenase(DHDH)]的基因。构建的重组菌表达蛋白DLDH,DHDH均具有催化丙酮酸生成D-乳酸的功能。【结果】重组菌表达的蛋白经镍柱亲和层析达到电泳纯。SDS-PAGE分析表明DLDH的表观分子量为37 k Da,DHDH的表观分子量为39 k Da。此外,DLDH以丙酮酸为底物时Km值为(0.58±0.04)mmol/L,对底物有较高的亲和力,最适反应温度为35°C,最适p H为6.5;而DHDH以丙酮酸为底物时Km值为(1.70±0.08)mmol/L最适反应温度为30°C,最适p H为7.5。另有报道的BP以丙酮酸为底物时Km值为(3.40±0.02)mmol/L,最适反应温度为30°C,最适p H为5.5。【结论】根据对底物丙酮酸的亲和力,最适温度及最适p H,推测DLDH是乳酸发酵中产D-乳酸的主导催化剂。结合相关酶学性质的分析可为今后的发酵调控提供理论依据。