原生质体融合技术选育分解草酸乳酸菌菌株的研究

将具有草酸分解能力的乳双歧杆菌和具有耐氧特性的嗜酸乳杆菌进行原生质体融合,其最佳条件为:50%的PEG6000,融合温度30℃,融合时间为7 min,CaCl2浓度为0.02 mol/L,MgCl2浓度为0.5 mol/L,在此条件下融合率可达7.6%。从中筛选出同时具有耐氧特性和草酸分解能力的融合子,草酸分解率为13.4%。     

胆固醇7,8位脱氢酶的表达及催化活性研究

果蝇的neverland基因是胆固醇7,8位脱氢的重要酶基因。为了探究其在胆固醇脱氢反应中的催化机制,将neverland分别克隆至表达载体p IEx-6及p XY212,再转染导入S2细胞并电转化到S.cerevisiae W303-1A中表达。Western blot结果证实NVD蛋白在重组S2细胞及S.cerevisiae W303-1A中实现了表达。胆固醇转化实验经HPLC分析发现,重组S2细胞可以将胆固醇转化为7-脱氢胆固醇,而重组S.cerevisiae W303-1A并不能实现胆固醇的7,8位脱氢。此外,在重组S.cerevisiae W303-1A和S2细胞的破碎液共同转化胆固醇及NVD体外转化实验中也未发现产物7-脱氢胆固醇的生成。实验结果显示,neverland基因在S2细胞中具有生物活性而在S.cerevisiae中没有生物活性,表明它在胆固醇脱氢时需要其它的伴侣蛋白协助,实验结果为进一步研究其催化机制提供了理论基础。     

黑曲霉催化雄甾-4-烯-3,17-二酮16β-羟基化

为进一步确定黑曲霉菌株TCCC41650的生物转化能力,以雄甾-4-烯-3,17-二酮(Androstenedione)为底物,利用黑曲霉菌株TCCC41650进行催化,产物经纯化、重结晶后,通过单晶衍射鉴定为16β-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮。转化条件为:培养液pH 6.0,乙醇添加量为2%,投料浓度为1‰时,72 h转化率为85.8%。目前甾体研究领域对于C16β-羟基化的微生物转化未见报道,研究结果为C16β-羟基甾体药物的研发奠定了基础。     

促溶剂对雷斯青霉发酵液流变特性的影响

目的:促溶剂通常用于甾体生物催化过程以提高底物溶解度,但在发酵液中添加促溶剂对菌体形态及发酵液特性的影响还少有报道。方法:利用旋转流变仪和顺磁分析仪分别对发酵液的流变特性及体积氧传递系数KLa进行监测。结果:无论是否添加促溶剂,发酵液都表现出非牛顿流体力学特性,但添加3%1,2丙二醇后同一时期发酵液稠度系数减小大约17%,而流动指数平均增加8%。结论:添加促溶剂使得发酵液表观黏度减小,体积氧传递系数增大,从而有利于甾体化合物的生物转化。     

微生物学课程“大班授课，小班辅导”混合教学模式初探

“大班授课,小班辅导”为核心的微生物学课程混合教学模式,主要目的在于落实“以学生为中心的教学理念”,是在硬件条件和师资条件欠缺时的一种平衡教学的有益尝试。“大班授课”中教师为学生讲解教学大纲所规定的教学内容,“小班辅导”则主要进行回顾性串讲、案例分析和随堂测验,为学生提供个性化学习方案,监督他们的学习过程,教师被动教转变成学生主动学,二者相辅相成。     

一株高效氧化胆固醇的简单节杆菌构建与转化条件优化

为实现胆固醇的高效生物氧化,利用基因工程手段将编码简单节杆菌胆固醇氧化酶的DNA片段克隆到质粒pTY2中,构建pTY2-5332插入表达载体。该载体以简单节杆菌基因组中的16S rDNA位点为整合点,提高了胆固醇氧化酶在基因组中的拷贝数,实现了简单节杆菌胆固醇氧化酶的过表达。重组菌的生长实验分析表明,插入到16S rDNA位点的胆固醇氧化酶没有影响简单节杆菌的生长。重组菌可在20h将2g/L的胆固醇完全转化为4-胆甾烯-3酮,比原始菌的转化时间缩短了4h,提高了胆固醇的转化效率。经过转化条件优化确定了该重组菌以2%的接种量后继续培养16h,然后胆固醇经120目过筛后投料量为2g/L,并添加2%（体积比）二甲基甲酰胺作为促溶剂;胆固醇添加18h后可完全转化为4-胆甾烯-3-酮,是优化前的1.11倍。     

谷氨酸棒杆菌基因编辑的研究进展

谷氨酸棒杆菌是生产氨基酸、有机酸等的重要菌株,广泛应用于食品、医药领域。利用基因编辑技术对谷氨酸棒杆菌进行基因功能研究,在提高目的产物产量、发现新的基因功能等方面有重要意义。近年来,基因编辑技术发展日新月异,从基于同源重组的传统基因编辑技术到以人工核酸酶介导的基因编辑均在谷氨酸棒杆菌中得到合理应用。其中,CRISPR技术以其快速、简便、编辑效率高等优点成为现阶段研究者用于改造谷氨酸棒杆菌的主要技术,但是更为简单、高效的编辑手段依旧需要进一步研究开发,以获得优良菌株应用于工业生产中。     

电子传递链的适配提高孕酮17α羟基化生物催化效率

17α羟化酶是转化孕酮制备各种孕激素药物中间体的关键酶。为提高该酶在生物催化中的特异性羟基化能力,本研究将来源于纤维素黏性细菌(Sorangiumcellulosum)Soce56的羟化酶CYP260A1与大肠杆菌(Escherichia coli) K-12来源的Fpr和牛肾上腺来源的Adx4-108组建成新的电子传递系统,用于孕酮的生物转化。通过对CYP260A1进行选择性突变,获得17α羟化酶活性显著提高的突变体S276I,经体外催化体系的优化设计,使17α-OH孕酮的产率达到58%。此外,利用定点突变技术探究铁氧还蛋白Adx4-108的模拟磷酸化对17α羟化酶活性的影响,结果显示,突变体Adx4-108T69E向S276I传递电子,进一步增强了对孕酮C17位的特异性,17α-OH孕酮的产率最终提高到74%。本研究为细菌来源的17α羟化酶特异性转化生产17α-OH孕酮提供了新的方案,为孕激素类药物在工业上利用生物转化法生产奠定了理论基础。     

来源于红球菌胆固醇氧化酶ChOG的异源表达、纯化及催化反应结构分析

胆固醇氧化酶是胆固醇代谢过程中的关键酶,临床上用胆固醇氧化酶作为检测血清胆固醇含量的应用潜力巨大。将来源于红球菌Rhodococcus ruber的胆固醇氧化酶Ch OG,分别转化到大肠杆菌宿主BL21(DE3)和Rosetta(DE3)中,在不同条件下进行诱导表达,结果表明:BL21(DE3)菌株在诱导温度为16℃、IPTG浓度为0.1 mmol/L时,Ch OG可溶性表达量最高(0.49 mg/ml)。Ch OG的最适反应温度为30℃,最适反应p H为7.5。最适反应条件下,酶活性达到8.0 U/mg。利用TLC、HPLC对Ch OG催化产物胆甾-4-烯-3-酮进行了鉴定分析。三维结构及定点突变分析表明Glu406及Arg408、Glu261在进行胆固醇C3羟基的脱氢、质子传递,以及底物异构化方面发挥着重要作用。     

细胞色素P450还原酶与CYP17的共表达及其功能分析*

17α-羟基黄体酮(17α-OH-PROG)是甾体激素类药物的关键中间体,其生物合成主要由细胞色素单加氧酶(CYP17)催化生成。在此过程中,细胞色素 P450还原酶(cytochrome P450 reductase,CPR)作为细胞色素P450 酶电子传递链的重要组成部分,直接影响CYP17的催化效率。为研究不同来源CPR与17α-羟化酶的适配性,首先以人源17α-羟化酶作为研究对象,构建了表达质粒pPIC3.5k-hCYP17,获得了重组毕赤酵母菌株。其次筛选获得3种不同来源CPR,构建了表达质粒 pPICZX-CPR,获得17α-羟化酶与CPR共表达菌株,并在毕赤酵母中进行转化实验,对转化产物进行薄层色谱(TLC)和高效液相色谱(HPLC)分析。结果显示,重组菌株具有17α-羟化酶活性,能够催化黄体酮生成目标产物17α-OH-PROG 以及副产物16α-羟基黄体酮(16α-OH-PROG)。不同来源的CPR与17α-羟化酶共表达与仅表达17α-羟化酶的产率相比均有所提高,其中hCPR-CYP17共表达菌株表现出最高的转化水平,17α-OH-PROG产率提高42%。上述结果表明:17α-羟化酶基因与CPR共表达能够提高其黄体酮17α-羟基化水平。为甾体黄体酮17α-羟基化的生物催化研究提供思路,对甾体药物的工业生产具有重要意义。