来源于嗜碱芽孢杆菌N16-5甘露聚糖利用基因簇的乙酰酯酶AesA的克隆及性质分析*

天然来源的多糖底物上常存在乙酰基取代,特异性的乙酰酯酶能够切割这些底物上的乙酰基,从而有利于聚糖底物的进一步降解.对Bacillus sp. N16-5甘露聚糖利用基因簇上编码的乙酰酯酶AesA进行了基因克隆和异源表达,并对其酶学性质进行了研究.aesA基因长957bp,编码318个氨基酸,属于碳水化合物酯酶第7家族.AesA对4-甲基伞形酮乙酸酯(4-methylumbelliferyl-acetate)表现出较好的催化活性,金属离子Fe³⁺,Fe²⁺,Mn²⁺及Cu²⁺对AesA活性均有不同程度的促进作用.AesA与甘露聚糖酶ManA对乙酰化的甘露聚糖底物具有显著的协同作用.此项研究有助于理解嗜碱芽孢杆菌Bacillus sp.N16-5对甘露聚糖的水解机制,并且在甘露聚糖降解中具有潜在的应用前景.     

嗜碱Bacillus sp. N16-5不同碳源条件下比较蛋白质组分析

为了解碳水化合物对嗜碱微生物代谢途径的影响, 用蛋白质组学方法比较分析了不同碳源条件下培养的嗜碱菌的胞浆蛋白质变化, 试图找到差异表达的蛋白. 分离自内蒙古乌杜淖尔碱湖的嗜碱Bacillus sp. N16-5, 在含有5种不同碳源(葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖和木糖)的培养基中培养. 比较蛋白质组学分析鉴定了61个差异表达蛋白, 它们主要参与碳水化合物代谢、氨基酸转运和代谢、能量的产生和贮存. 结果表明, 不同碳水化合物条件下参与中央代谢途径酶的丰度发生了很大的变化, 尤其是碳代谢调控蛋白A(CcpA)均被上调. 同时发现, 在CcpA参与调控的碳代谢抑制现象中戊糖表现出比己糖更强的效应. 上述结果为进一步理解嗜碱微生物碳水化合物代谢奠定了基础.     

甘露寡糖分离纯化研究进展*

甘露寡糖具有润肠通便、降血脂、抗结肠炎症、增强免疫及调节肠道菌群等生理功能,在食品药品等领域具有广阔的应用前景。水解法制得的甘露寡糖含有单糖、未分解聚糖、不同聚合度寡糖及盐离子等杂质,还需要进一步分离纯化。综述了近年来国内外甘露寡糖的主要纯化方法包括柱层析法、膜分离法、乙醇沉淀法和微生物发酵法等。总结了各种方法的原理、应用范围和应用实例,并对不同方法的优缺点进行了分析。     

多形拟杆菌肝素酶Ⅰ的SUMO融合表达及酶学特性分析

【目的】克隆多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron) Heparinase I基因,在大肠杆菌(Escherichiac。")中进行基因工程表达获得重组酶SUMO-Bt-HepI和Bt-HepI,并研究其酶学特性。【方法】对B.thetaiotaomicron肝素酶I (Bt-HepI)的基因序列进行密码子优化,PCR扩增得到目的基因,构建表达载体pET-28a-Bt-HepI和pE-SUMO-Bt-HepI,并转化至E. colt Rosetta (DE3)进行表达,分别得到重组产物Bt-HepI和SUMO-Bt-HepI,以肝素钠为底物研究两者的酶学性质。【结果】SDS-PAGE检测显示Bt-HepI和SUMO-Bt-HepI的分子量大小分别约为42.5 kDa和55 kDa。与Bt-HepI相比,融合SUMO-Tag后的肝素酶I比酶活提高了 48.9%。酶学性质表明:Bt-HepI和SUMO-Bt-HepI的最适pH和温度均为pH 9、45℃,二者在pH 5-9都具有很好的稳定性,但pH<5时,SUMO-Bt-HepI的耐酸性明显高于Bt-HepI0同时,在温度低于50 ℃时,SUMO-Bt-HepI的比酶活高于Bt-Hepl。此外,Ca^2+和Mg^2+对重组肝素酶I具有明显的促进作用,而CU^2+、Mr^2+、Zt^2+则表现出一定的抑制作用,提示在多形拟杆菌肝素酶I的结构中除了存在已知的Ca2+结合位点外,可能还存在Mg2+的结合位点。【结论】本研究首次将多形拟杆菌来源的肝素酶I和SUMO-Tag进行了融合表达,使其比酶活得到了显著的提高,为其生产应用奠定了基础。     

嗜碱芽孢杆菌N16-5木寡糖结合蛋白XynE的功能表征

嗜碱芽孢杆菌(Bacillus sp.)N16-5是本实验室从内蒙古乌都淖湖沉积物中分离的嗜碱菌,含有丰富的多糖水解酶,能够利用广泛的单糖和多糖。实验室前期转录组研究发现其基因组上存在一个21 kb大小的木聚糖利用相关基因簇,其中包括xyn EFG基因簇编码的ABC转运蛋白。【目的】生物信息学分析预测xyn E编码转运蛋白的底物结合蛋白,通过敲除xyn E基因研究它对菌株N16-5利用木聚糖的影响。【方法】利用温敏型载体p NNB194介导的同源交换重组的方法构建了xyn E基因敲除菌株N16-5(Δxyn E),并通过基因回补对敲除菌株表型进行验证。通过检测菌株在木聚糖培养基中的生长情况及培养基中还原糖含量的变化来分析xyn E基因对菌株利用木聚糖的影响;通过HPLC检测分析不同培养时间点木聚糖培养基的组分,结合缺失菌株和野生型菌株在以木糖为唯一碳源的培养基中的生长情况来分析Xyn E所属ABC转运蛋白的底物特异性。【结果】相比野生型菌株,缺失型菌株N16-5(Δxyn E)在木聚糖培养基的生长曲线对数期明显延迟,最大生物量略低,且培养过程中出现了明显的还原糖的累积与消耗过程;回补菌株恢复了野生型表型,且最大生物量比野生型略高。HPLC检测分析显示,相比野生型菌株,缺失菌株培养过程底物消耗速度较慢,且16 h后出现明显的木四糖、木三糖和木二糖的累积,直至60 h后仍有较大量木二糖的存在;在木糖培养基中培养时,缺失型菌株和野生型菌株的生长趋势较一致。【结论】Xyn E蛋白特异性结合木寡糖,其所属ABC转运蛋白在嗜碱芽孢杆菌N16-5降解利用木聚糖过程中发挥着重要作用。     

多形拟杆菌肝素酶I的SUMO融合表达及酶学特性分析

[目的]克隆多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）Heparinase I基因,在大肠杆菌（Escherichia coli）中进行基因工程表达获得重组酶SUMO-Bt-HepI和Bt-HepI,并研究其酶学特性。[方法]对B.thetaiotaomicron肝素酶I（Bt-HepI）的基因序列进行密码子优化,PCR扩增得到目的基因,构建表达载体pET-28a-Bt-HepI和pE-SUMO-Bt-HepI,并转化至E. coli Rosetta（DE3）进行表达,分别得到重组产物Bt-HepI和SUMO-Bt-HepI,以肝素钠为底物研究两者的酶学性质。[结果]SDS-PAGE检测显示Bt-HepI和SUMO-Bt-HepI的分子量大小分别约为42.5 kDa和55 kDa。与Bt-HepI相比,融合SUMO-Tag后的肝素酶I比酶活提高了48.9%。酶学性质表明：Bt-HepI和SUMO-Bt-HepI的最适pH和温度均为pH 9、45℃,二者在pH 5-9都具有很好的稳定性,但pH<5时,SUMO-Bt-HepI的耐酸性明显高于Bt-HepI。同时,在温度低于50℃时,SUMO-Bt-HepI的比酶活高于Bt-HepI。此外,Ca²⁺和Mg²⁺对重组肝素酶I具有明显的促进作用,而Cu²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺则表现出一定的抑制作用,提示在多形拟杆菌肝素酶I的结构中除了存在已知的Ca²⁺结合位点外,可能还存在Mg²⁺的结合位点。[结论]本研究首次将多形拟杆菌来源的肝素酶I和SUMO-Tag进行了融合表达,使其比酶活得到了显著的提高,为其生产应用奠定了基础。     

甘露寡糖分离纯化研究进展*

甘露寡糖具有润肠通便、降血脂、抗结肠炎症、增强免疫及调节肠道菌群等生理功能,在食品药品等领域具有广阔的应用前景。水解法制得的甘露寡糖含有单糖、未分解聚糖、不同聚合度寡糖及盐离子等杂质,还需要进一步分离纯化。综述了近年来国内外甘露寡糖的主要纯化方法包括柱层析法、膜分离法、乙醇沉淀法和微生物发酵法等。总结了各种方法的原理、应用范围和应用实例,并对不同方法的优缺点进行了分析。