多拷贝毕赤酵母重组菌表达GCL摇瓶优化和高密度发酵

目的:构建高效表达白地霉脂肪酶的毕赤酵母重组菌株,并对筛选得到的菌株进行摇瓶发酵条件优化和分批补料高密度发酵工艺研究。方法:将诱导型表达载体pPIC9K-gcl电转化至毕赤酵母GS115。通过橄榄油-罗丹明B平板和摇瓶发酵筛选高脂肪酶活力的重组菌株,运用基于TaqMan探针的实时荧光定量PCR 法确定其拷贝数,并对菌株进行摇瓶发酵条件优化。在此基础上,研究重组菌在3L 发酵罐中的高密度发酵工艺。结果:筛选得到一株具有3 个白地霉脂肪酶基因拷贝的菌株GS115/pPIC9K-gcl 78#,初始酶活力为220 U/ml。当摇瓶发酵条件为甲醇诱导96 h,每24 h甲醇添加量1 %,接种量2 %,培养基初始pH 7.0,500 ml摇瓶装液量50 ml,甲醇诱导温度25℃ 时酶活力达735 U/ml。3L 发酵罐高密度发酵176.5 h,酶活力达到3360 U/ml,总蛋白含量达到4.30 g/L,且发酵过程中细胞活性一直保持在96 % 以上。结论:基因拷贝数与重组菌株的产酶水平呈正相关,摇瓶优化可显著提高重组菌株的产酶能力,为白地霉脂肪酶的工业化生产奠定了技术基础。     

海栖热袍菌胞外α-淀粉酶在E.coli中的高效表达

为解决密码子偏好性差异造成的表达水平低下问题,采取了3种手段提高海栖热袍菌胞外α-淀粉酶在E．coli中的表达水平。用PCR方法从海栖热袍菌（Thermotoga maritima）基因组DNA中扩增出胞外α-淀粉酶A的完整基因amyA,插入表达载体pET-20（b）中构建成质粒pET—amyA;运用基因工程手段将amyA基因富含稀有密码子的信号肽进行切除,将不含信号肽的amyAⅠ基因插入pET-20（b）中构建成质粒pET—amyAⅠ;用PCR法从大肠杆菌基因组中扩增出argU基因,插入pET—amyAⅠ中构建成质粒pET—amyAⅡ。将重组质粒分别转化到E．coli JM109（DE3）,并将重组质粒pET—amyAⅠ转化E．coli BL21-Codon Plus（DE3）-RIL。通过IPTG诱导测酶活性：在E．coli JM109（DE3）中表达的重组酶（pET—amyA）、（pET—amyAⅠ）、（pET—amyAⅡ）的酶活分别是1658．0U／mL、6721．7U／mL、8904．5U／mL,在E．coil BL21-CodonPlus （DE3）-RIL中表达的重组酶（pET—amyAⅠ）的酶活是13867．7U／mL。表明通过这些手段能大幅提高T.maritima胞外α-淀粉酶在E．coli中的表达水平。     

重组原核质粒GST-hTudor-SN-SN（1～4）的构建及表达

目的 将人类Tudor-SN（tudor staphylococcal nuelease）蛋白SN（1～4）基因片段分别定向连入pGEX-4T-1质粒,使Tudor-SN蛋白sN各功能片段与（;＂蛋白在大肠埃希菌BL21细胞内融合表达.方法 以重组质粒pSG5-Tudor-SN-flag为模板,PCR法扩增出目的 基因,利用EcoR Ⅰ和Sal Ⅰ双酶切法将目的 片段连接纠pGEX-4T-1载体卜,再将构建成功的GST-hTudor-SN-SN（1～4）重组质粒转化人大肠埃希菌BL-21内,IPTG诱导表达后再以考马斯亮蓝染色法检测GST融合蛋白的表达.结果 以单/双酶切和基因测序法鉴定构建的重组质粒均无误,考马斯亮监染色法观察到GST融合蛋白的正确表达.结论 重组原核GST.hTudor-SN-SN（1-4）质粒成功构建和表达.     

利用Sed1p锚定蛋白在毕赤酵母表面展示米黑根毛霉脂肪酶及其应用

通过PCR扩增米黑根毛霉脂肪酶基因,在米黑根毛霉脂肪酶N端加入Flag标签。将米黑根毛霉脂肪酶基因与酿酒酵母细胞壁蛋白Sed1p基因的N端融合构建质粒pPIC9K-Flag-RML-Sed1,转化毕赤酵母GS115获得重组菌GS115/pPIC9K-Flag-RML-Sed1。重组菌经过甲醇诱导表达后,显微镜免疫荧光分析与流式细胞仪检测结果均证实米黑根毛霉脂肪酶已经成功展示在毕赤酵母上。该重组菌水解活力达到169.6U/g(Dry cell weight),在非水相中催化脂肪酸甲酯的合成,72h后脂肪酸甲酯的产率达82.36%。     

腐生葡萄球菌M36耐有机溶剂脂肪酶基因的克隆与原核表达

脂肪酶是重要的工业用酶,在食品加工、生物柴油的合成等领域具有广泛的应用。但是在应用中有机溶剂对脂肪酶具有一定的毒性,因此获得耐有机溶剂的脂肪酶基因并实现高效表达是脂肪酶规模化应用的前提。本研究应用PCR技术首次从耐有机溶剂脂肪酶产生菌腐生葡萄球菌M36基因组DNA中扩增得到脂肪酶Ⅲ基因lip3(GenBank AccessionNo.FJ979867),其编码区长度为741bp,编码247个氨基酸,推测蛋白分子量大小为31.6kD。它与腐生葡萄球菌lip3推测的基因(GenBank AccessionNo.AP008934)只有83%的同源性。将该基因与大肠杆菌表达载体pET-DsbA连接,转化大肠杆菌EscherichiacoliBL21(DE3)获得重组菌株BL21(DE3)/pET-DsbA-lip3,在pH8、25oC条件下,OD600为1.0时用0.4mmol/LIPTG诱导12h酶活达到25.8U/mL。重组酶在甲醇、正己烷、异辛烷、正庚烷等有机溶剂中具有较好的耐性。lip3基因的克隆及在大肠杆菌中有效表达的研究为进一步进行基因工程改造和脂肪酶应用奠定了基础。     

粉红黏帚霉糖化酶基因的克隆、表达及酶学性质分析

用黑曲霉(Aspergillusniger)G1为宿主菌表达粉红黏帚霉(Gliocladiumroseum)糖化酶。运用PCR技术从粉红粘帚霉中扩增得到一个疑似糖化酶基因序列(约1.8 kb),并将其连接到载体p Gm上组建成重组质粒p Gm-3440。将重组质粒转化到黑曲霉G1菌株中,经amd S筛选及PCR验证获得表达糖化酶的黑曲霉重组工程菌。重组菌的发酵结果显示,糖化酶基因在黑曲霉中得到了分泌表达,用国标法(QB/T 1803-1993)测得重组糖化酶活性达292 U/m L。进一步对其酶学性质进行分析发现,该重组酶最适温度和p H分别为50℃和5.0,该酶的耐热性较差,p H稳定性较好。     

毕赤酵母组成型表达脂肪酶及其高通量筛选方法

【目的】获得组成型表达脂肪酶毕赤酵母,建立利用橄榄油罗丹明B平板高通量筛选组成型表达华根霉脂肪酶基因的有效方法。【方法】运用PCR技术从pGAPZαA表达载体上扩增得到GAP启动子片段,插入到表达载体pPIC9K-proRCL中,构建组成型表达载体pGAPK-proRCL。在保留含有同源双交换重组序列的诱导型启动子AOX1序列的基础上,电转化后华根霉Rhizopus chinensis CCTCC M201021脂肪酶基因proRCL表达盒在毕赤酵母基因组上发生双交换整合事件,从而组成型表达单拷贝的华根霉脂肪酶基因。【结果】重组菌发酵144 h后,脂肪酶最高酶活为130 U/mL。利用橄榄油罗丹明B平板高通量筛选组成型表达华根霉脂肪酶基因。【结论】该方法将初筛时间从12 d缩短为3 d,排除了多拷贝突变株的干扰,为后续脂肪酶的定向进化及筛选奠定了基础。     

产低温脂肪酶菌株Geotrichum candidum ch-3的选育、发酵条件及酶学性质研究

从新疆昌吉市油脂化工厂的含油冻土中筛选到一株产低温脂肪酶的菌株ch-3,形态鉴定及18SrDNA序列分析表明该菌株为白地霉,命名为Geotrichum candidum ch-3。我们对其生长及产酶情况和酶性质做了初步研究。该菌株的最适生长温度是20℃。玉米浆、豆油可显著促进脂肪酶的产生。粗酶液经双水相萃取和Sephadex G-75凝胶过滤分离纯化后进行酶学性质的研究。该脂肪酶最适作用温度为35℃,在0℃可保持66%的相对酶活性,最适pH值为7.0,对热较敏感,50℃处理20min,剩余酶活为55%,Fe2＋、Cu2＋、Mn2＋以及Ca2＋对酶有较强的激活作用。     

伯克霍尔德氏菌ZYB002脂肪酶lipC24基因的克隆、表达及其酶学性质

【目的】克隆伯克霍尔德菌ZYB002菌株中的新型脂肪酶lip C24基因,测定其基本酶学性质,为后续深入研究该基因在菌株中的生理功能奠定基础。【方法】根据洋葱伯克霍尔德菌JK321菌株的全基因组DNA信息,直接设计引物从伯克霍尔德菌ZYB002菌株基因组中扩增出lip C24基因,并对之进行原核表达、重组蛋白的纯化及酶学性质分析。【结果】lip C24基因全长1317 bp,编码438个氨基酸残基;多肽链中具有保守五肽-G-X1-S-X2-G-序列;重组蛋白Lip C24的分子量为45 k Da;能有效水解各种对硝基苯酯,对中链脂肪酸的对硝基苯酯表现出偏爱性;其催化水解反应的最适温度为40℃,最适p H7.5;40℃下的半衰期为15.72 min,在p H 7.0-8.0的条件下,具有较好的稳定性。【结论】lip C24的编码产物为一个45 k Da蛋白,具有明显的脂肪酶活性,为中温中性脂肪酶。     

白地霉Y162脂肪酶基因克隆及其在毕赤酵母中的高效表达

借助生物信息学,对已克隆的地霉属脂肪酶全长基因序列进行同源比对,根据保守序列设计引物,在基因组DNA和cDNA水平上,于国内首次克隆了Geotrichum candidum Y162脂肪酶基因.Gcandidum Y162脂肪酶基因全长1692bp,不含内含子,编码包括19个氨基酸信号肽在内的563个氨基酸.与NCBI GenBank中已报道的地霉属脂肪酶氨基酸序列有86%的一致性.将该基因克隆到pPIC9K表达载体上,转化毕赤酵母GS115,摇瓶发酵96h后毕赤酵母分泌表达55 U/mL重组脂肪酶,实现了脂肪酶的高效表达.酶学性质研究表明,该重组脂肪酶对C9位顺式双键的甘油酯具有明显的底物特异性;对甲醇、甘油等有机溶剂呈现耐受性;最适温度和最适pH分别为50℃和8.0,在pH6.0～10.0及60℃以下能保持60%以上的酶活力.底物特异性、有机溶剂、温度及pH耐受性赋予该重组酶良好工业应用潜力.     

黑曲霉(Aspergillus niger)脂肪酶的纯化及性质分析

从黑曲霉发酵液中经硫酸铵分级沉淀,Phenyl-Sepharose疏水柱层析,DEAE-Sepharose 4B阴离子交换柱得到电泳纯的脂肪酶,纯化倍数达10倍,回收率50％。对脂肪酶的性质分析表明：该酶分子质量约为35kDa,最适温度和最适pH分别为37℃和9．5,50℃以下和pH6．0～11．0之间保持稳定,属于碱性脂肪酶。Mg^2＋、Ca^2＋、Cu^2＋、Zn^2＋、Co^2＋、Mn2^＋对该酶有激活作用,而Al^3＋、Fe^2＋、Fe^3＋对酶有严重抑制作用。变性剂盐酸胍和脲对其未见显著影响,而SDS强烈抑制其酶活。用不同氨基酸修饰剂对酶进行修饰,其中NBS和PMSF强烈抑制该酶活性,NBSF和DTT在低浓度下对酶活影响不大,2,3-丁二酮在高浓度下影响其活性。外加稳定剂如NaCl、PEG、甘油、山梨醇、海藻酸钠,均可不同程度的延长脂肪酶的半衰期。在一定质量比条件下,该酶有良好的抗蛋白酶性质。     

基因工程手段提高磷脂酰丝氨酸合成酶活性的研究

为了提高目的蛋白磷脂酰丝氨酸合成酶(PSS)的表达,使用rTaq酶从E coli K12总DNA中PCR扩增获得磷脂酰丝氨酸合成酶基因片段,将其重组于高效表达载体pET28b质粒,转入相应表达菌株进行表达,收集菌体超声破碎获得含PSS的粗酶液,使用两相反应体系进行生物转化,HPLC-ELSD手段进行酶活检测。结果显示,重组菌株中PSS的酶活力比对照有所提高,同时获得酶活力提高的突变基因pssE210G。将突变基因重组于更高效的表达载体pBAD-MCS,转入相应宿主菌株表达。结果显示E.coli TOP10(pBAD-MCS-pss)表达的酶活性明显优于E.coli BL21(pET28b-pss)中表达的酶活性。以上实验结果表明,将目的基因重组于高效表达质粒有助于提高酶活力;组合到不同的表达质粒,酶活提高程度不同;磷脂酰丝氨酸合成酶基因第73位氨基酸发生突变,对其酶结构和酶活力有直接的影响。     

酿酒酵母乙醛脱氢酶的克隆与表达

利用PCR技术从酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae W303-1A）总DNA中扩增得到1．9kb乙醛脱氢酶编码基因aldh,将其连接到表达载体pEtac,得到重组载体pEtac—aldh,重组载体在大肠杆菌JM109中得到高效表达。对含有aldh的基因工程菌进行表达研究表明：该菌株在37℃下,以1．0mmol／LIPTG诱导5h酶活力达到22．8U,比酶活力为15．0U／mg蛋白,而对照菌株检测不到酶活力,并且该菌的耐乙醛浓度可达3．2g／L。     

嗜热脂肪地芽孢杆菌NAD激酶克隆表达及酶学性质研究

NAD激酶能催化NAD生成NADP。本研究采用PCR技术从嗜热脂肪地芽孢杆菌基因组中获得NAD激酶基因,以pET30a（＋）为表达载体、E．coliBL21（DE3）为宿主菌,实现其在大肠杆菌中异源表达,并进行酶学性质研究。结果显示,嗜热脂肪地芽孢杆菌中NAD激酶编码基因大小为816bp,酶分子量大约为35kD。酶学性质分析表明,来源于嗜热脂肪地芽孢杆菌的NAD激酶最适反应温度和pH分别为35℃、pH7．5,在35qC中保温2h后仍能保持80％左右的活性。Mn2＋、Ca2＋对该酶有较强的激活作用,在最适反应条件下该酶的比活力为4．43U／mg。动力学性质分析结果显示NAD激酶对底物NAD催化的k和圪。,分别为1．46mmol／L和0．25tzmol／（L·min）。NAD激酶在大肠杆菌的异源表达为以NAD为底物生物合成NADP提供了更多生物资源。     

山梨醇脱氢酶的克隆、表达及活性检测

目的:从氧化葡糖杆菌H24中克隆山梨醇脱氢酶基因进行表达并检测其活性。方法:以氧化葡糖杆菌H24基因组DNA为模板,PCR扩增包括启动子、结构基因及其后的终止序列在内的山梨醇脱氢酶基因;将PCR产物插入pMD18T载体,转化大肠杆菌DH5α;通过活性电泳检测山梨醇脱氢酶在大肠杆菌中的表达及活性。结果:从氧化葡糖杆菌H24中扩增得到山梨醇脱氢酶基因并在大肠杆菌中实现表达,重组菌株经活性电泳检测具有醇糖转化活性。结论:原核表达的山梨醇脱氢酶具有很强的醇糖转化活性。     

天冬氨酸酶E.coli融合表达研究

以大肠杆菌基因组DNA为模板,设计引物扩增得到天冬氨酸酶基因,将其重组于胞内融合表达型T载体中,重组质粒转化表达宿主大肠杆菌BL21(DE3)。SDS-PAGE分析表明,工程菌经IPTG诱导,表达大量表观分子量约75kD的融合蛋白。经试验,工程菌细胞具有较高的天冬氨酸酶活性,融合形式的酶最适温度37℃,最适pH8.5,融合伴侣DsbA的存在对酶活没有影响。     

rimJ基因缺失不影响大肠杆菌BL21(DE3)生长的温度敏感性

目的:研究rimJ基因对大肠杆菌BL21(DE3)菌株生长的温度敏感性的影响。方法:利用SceⅠ-Red同源重组技术将大肠杆菌BL21(DE3)基因组中的rimJ基因缺失,得到rimJ缺失突变菌;比较缺失突变株和原始菌株在不同温度(25℃、37℃、42℃)下的最大比生长速率,利用统计学方法分析rimJ基因的缺失对BL21(DE3)菌株生长的温度敏感性是否有影响。结果:rimJ基因被成功敲除;统计分析结果表明缺失突变株和原始菌株的最大比生长速率没有明显区别。结论:rimJ基因缺失对大肠杆菌BL21(DE3)生长的温度敏感性无影响。