弗氏柠檬酸菌甘油脱水酶基因在大肠杆菌中的克隆和表达

以弗氏柠檬酸菌（Citrobacter freundii）基因组DNA为模板,通过PCR得到甘油脱水酶（glycerol dehydratase）基因dhaB、dhaC、dhaE,克隆到表达载体pSE380上,得到重组质粒pSn-dhaBCE。将此重组质粒转化到E．coli JM109中,重组菌株SDS-PAGE结果显示有明显的61kD、22kD、16kD三条特异性蛋白条带出现。重组菌株经诱导表达,酶活力为11．59U／mL。     

酿酒酵母Mbp1缺陷型菌株的构建及其乙醇发酵特性

【目的】研究酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)工业菌株Mbp1基因的功能,探讨Mbp1基因对酿酒酵母乙醇发酵性能的影响。【方法】以酿酒酵母MF1015为出发菌株,用PCR方法构建Mbp1基因敲除组件Loxp-KanMX-Loxp,将敲除组件转化两种配型的酿酒酵母单倍体,通过单倍体复倍获得敲除Mbp1基因的二倍体突变菌株,研究突变菌株形态变化及乙醇发酵特性。【结果】敲除Mbp1基因后突变菌株生长曲线无显著变化,出芽率降低,细胞体积增大19.2%,对饥饿更敏感,较早出现假菌丝。甘蔗糖蜜在静置条件下发酵,突变菌株的乙醇产量明显低于野生型;在130 r/min的条件下发酵,突变菌株和野生型发酵液中的乙醇产量基本相同。【结论】Mbp1基因缺失使酿酒酵母的乙醇发酵能力下降并影响细胞的形态分化。     

米根霉脂肪酶基因pro-ROL和m-ROL在毕赤酵母中的密码子优化、表达和酶学性质的比较分析

米根霉Rhizopus oryzae脂肪酶不仅在众多工业领域中具有良好的应用价值,其典型的分子内伴侣结构(Intramolecular chaperon)也是研究蛋白质翻译后加工和成熟的理想材料.以尼oryzae HU3005为材料,克隆了其脂肪酶前体基因(pro-ROL)和成熟脂肪酶基因(m-ROL),并实现了其在巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris GS 115中的分泌表达.酶学性质比较分析表明:m-ROL对中等链长底物(Cl0和C12)具有更高的水解活性,而pro-ROL更倾向于短链底物(C4),且在pH 8.0时活性最高.再者,pro-ROL具有比m-ROL更好的温度稳定性.推测m-ROL和pro-ROL脂肪酶酶学性质的差异可能是由前序列对脂肪酶的折叠和修饰的影响而导致.为提高m-ROL的表达水平,采用重叠延伸PCR技术将基因中8个低频密码子替换为高频密码子.在摇瓶条件下,发酵72 h后,经密码子优化后的m-ROL酶活和蛋白质含量分别达到132.7 U/mL和50.4 U/mL,而初始m-ROL和pro-ROL酶活和蛋白质含量分别仅为28.7 U/mL和14.4 mg/L、29.6 U/mL和14.1 mg/L.     

大肠杆菌中表达关键基因产异丁醇的研究

目的:改造大肠杆菌的代谢途径,使非生产菌株大肠杆菌具备产异丁醇的能力.方法:将乳脂乳球菌NIZO B1157的2-酮酸脱羧酶基因kdcA克隆到大肠杆菌中,使大肠杆菌产异丁醇;另外,采取两种方法过量表达alsS、ilvC、ilvD基因,增加前体物质酮酸的供应,以提高异丁醇的产量:一是与kdcA串联表达;二是在另一个相容质粒中表达.结果:大肠杆菌工程菌具备产异丁醇的能力,其中相关基因在一个质粒中串联表达的产量比其在两个相容质粒中共表达的产量高30倍,达到3g/L.结论:导入的酮酸合成途径与醇类生产途径结合,能使非生产菌株大肠杆菌生产异丁醇,并且单质粒表达代谢途径相关基因的效果优于双质粒表达.     

基于易错PCR技术的黏质沙雷氏菌脂肪酶基因LipA的定向进化

利用易错PCR技术对黏质沙雷氏菌脂肪酶基因LipA进行定向进化,经过筛选最终获得一个比活力比野生酶提高了425 U/mg的突变体ep1,测序分析ep1有5个氨基酸发生了突变,与野生酶相比ep1的最适pH值由原来的8.5降低为7.5,Tm值提高3℃,Km值由原来的40 mg/mL降低为12.5 mg/mL.对其三维结构进行分析,推测酶学性质的改变可能与处在活性中心右前方双螺旋发卡结构上的158A、和处在下部β卷曲折叠拐角处的S375G的突变有关.     

白蚁内切-β—1，4-葡聚糖酶基因的克隆、表达、纯化及酶学性质的研究

提取了台湾家白蚁总RNA并反转录获得eDNA,PCR扩增出白蚁内切葡聚糖酶的基因,并将目的基因分别克隆到大肠杆菌和酿酒酵母载体中,构建了产内切-β-1,4-葡聚糖酶的基因工程菌。由于大肠杆菌会有少量的泄漏表达,而所用的酿酒酵母表达载体是本实验室构建带有INU信号肽的表达载体,故都可采用刚果红平板染色法筛选具有羧甲基纤维素酶（CMCase）活性的重组转化子。利用金属镍亲和层析对大肠杆菌表达的内切-β-1,4-葡聚糖酶进行纯化,CMC酶活检测显示纯化酶的最适温度和最适pH值分别为42℃、6．5;内切-β-1,4-葡聚糖酶的Vmax为0．071mg／mL·min,Km值为80．2712mg／mL。     

基因组重排技术选育乙醇高产菌株

里氏木霉(Trichoderma reesei)被认为是最合适联合生物加工(consolidated bioprocessing)的微生物之一。原始里氏木霉菌株产乙醇能力太低,需要进一步提高其产酒量。我们通过基因组重排技术提高了里氏木霉菌株产乙醇能力和乙醇耐受力。首先对CICC40360菌株孢子进行NTG诱变得到正向突变菌株,再以此为出发菌株进行基因组重排。进行基因组重排后,重组菌株在含不同乙醇浓度的原生质体再生培养基上进行筛选。突变菌株和原始菌株一起做摇瓶发酵实验进行比较以确定产乙醇能力的提高。经过两轮基因组重排后,筛选获得表现最优异的重组菌S2-254。该菌株能在利用50g/l葡萄糖发酵出6.2g/l乙醇,同时能耐受3.5%(v/v)浓度乙醇。上述结果表明,本实验采用的基因组重排技术能够有效而且快速获得具有目的性状的优良菌株。     

用RAPD标记研究蚱属五个种间的亲缘关系

用RAPD技术对蚱属5种蚱基因组DNA的多态性进行研究。在事先优化的反应条件下用12个随机引物扩增, 共得到84条清晰稳定的多态性片段,片段长度为200～2 000 bp。统计这些片段,根据扩增片段的共享度计算出相对遗传距离指数,然后用UPGMA和NJ聚类方法对其进行分析,构建系统树,确定了它们相互间的亲缘关系。     

差示扫描量热法分析Ca2+对嗜热菌来源的α-淀粉酶热稳定性的影响

采用毛细管差示扫描量热法,分析Ca~(2+)对嗜热菌Anoxybacillus sp.来源的α-淀粉酶AGXA的热稳定性的影响及其机制。脱气后的蛋白样品和缓冲液,分别加入对应的样品池和缓冲液池中,测量温度为10℃～120℃,升温速率为1℃/min。测量结果中,纵坐标为C_p,横坐标为温度,去折叠变化曲线峰最高点对应的横坐标为蛋白质去折叠温度T_m,去折叠变化曲线与对应温度的积分值为热焓变化值ΔH,范特霍夫焓变化值ΔH_v由去折叠变化曲线峰形状决定。根据改进的吉布斯-亥姆霍兹方程计算AGXA的自由能变化值ΔG,绘制AGXA自由能变化与温度关系的稳定性曲线。结果表明:有Ca~(2+)和无Ca~(2+)存在时,AGXA的ΔH_v与ΔH的比值都约等于1.0;有Ca~(2+)时,AGXA的T_m、ΔH和ΔC_p值,分别为77.8℃、292.5 kcal/mol和2.76 kcal·mol~(-1)·℃~(-1);无Ca~(2+)时,AGXA的T_m、ΔH和ΔC_p值,则分别为67.3℃、238.3 kcal/mol和3.81 kcal·mol~(-1)·℃~(-1);有Ca~(2+)时的AGXA,其T_m、ΔH值分别比无Ca~(2+)时的高,ΔC_p值则比无Ca~(2+)时的低。有Ca~(2+)和无Ca~(2+)的α-淀粉酶AGXA的热变性过程皆为不可逆的双态模式,有Ca~(2+)的AGXA,通过增大ΔH和降低ΔC_p的方式提高其热稳定性。研究揭示了Ca~(2+)提高AGXA的热稳定性机制,为进一步扩大该酶的应用提供了理论和实践支撑。     

Lactobacillus diolivorans二醇脱水酶激活因子基因的克隆、测序与功能鉴定

根据二醇脱水酶与甘油脱水酶的激活因子基因序列同源性分析，设计简并引物从L. diolivorans基因组DNA中扩增出了假定的二醇脱水酶激活因子基因 (gldG、gldH) 全序列，补全了GenBank 中该基因序列的未知部分，构建了表达质粒pSE-gldGH，以E. coli BL21为宿主，进行诱导表达. 表达产物的变性与非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明：gldGH表达产生 68 ku、13 ku两个蛋白质，它们经金属螯合亲和层析与凝胶过滤得到共纯化，纯化产物即假定的激活因子为分子质量约325 ku的蛋白质聚合体，由这两个蛋白质以等摩尔量组成，因此假定的激活因子可能为α₄β₄亚基结构. 以L. diolivorans二醇脱水酶为对象，进行激活实验，结果证实gldGH表达产物具备二醇脱水酶激活因子的功能.