嗜热古菌S-腺苷甲硫氨酸合成酶的序列分析、基因克隆与异源表达

将Methanopyrus sp.SNP6进行功能基因组测序,获得S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(sam)序列,并进行序列分析。将sam基因扩增后连接至表达质粒p ET-28b(+),转化E.coli BL21(DE3),获得重组菌后进行诱导表达。生物信息学分析表明,sam基因编码蛋白的理论分子量为44 086.4Da,三级结构为同源四聚体,与其他相关古菌来源的S-腺苷甲硫氨酸合成酶的蛋白序列较保守。实验结果显示,构建的重组表达质粒p ET28b(+)-sam可在E.coli BL21(DE3)宿主菌中高水平表达。重组蛋白的分子量与预期值基本一致,部分为胞内可溶性表达,另一部分以包涵体形式存在。本研究首次实现了Methanopyrus sp.SNP6菌株S-腺苷甲硫氨酸合成酶的异源表达,为后期的蛋白纯化、酶学性质研究和酶促转化法生产S-腺苷甲硫氨酸奠定了理论基础。     

马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)Pm-Δ6FAD基因的克隆及其对温度胁迫的响应

本实验利用RACE技术克隆获得了马氏珠母贝Δ6-脂肪酸去饱和酶(Pm-Δ6FAD)基因,并对其进行生物信息学分析,同时采用荧光定量PCR技术分析了该基因在不同组织的表达模式及不同温度下的时序表达模式。序列分析表明,Pm-Δ6FAD c DNA序列全长为1 491 bp,其中开放式阅读框1 125 bp,5'UTR 225 bp,3'UTR 141 bp,编码374个氨基酸,理论蛋白分子量为42.72 kD,理论等电点为8.27。SMART软件分析显示Pm-Δ6FAD蛋白具有Δ6FAD典型的脂肪酸去饱和酶结构域FA_desaturase,以及3个组氨酸簇和6个跨膜区。多序列比对结果表明Pm-Δ6FAD与虾夷扇贝Δ6FAD同源性最高,为63%;系统进化分析发现,Pm-Δ6FAD与软体动物聚为一支。组织表达定量分析结果显示,Pm-Δ6FAD在马氏珠母贝多个组织中均有表达,在性腺中表达量最高;对不同温度下鳃组织中Pm-Δ6FAD的时序表达分析发现,在处理后各时间点低温组(17℃)基因表达水平最高,且均显著高于高温组(32℃)。以上结果表明Pm-Δ6FAD可能参与马氏珠母贝的低温胁迫响应。该研究为进一步探索Pm-Δ6FAD在马氏珠母贝在温度适应性中的作用提供了基础资料。     

大肠杆菌植酸酶基因appA的克隆与高效表达

从猪粪便中分离并筛选出高效生产酸性植酸酶和磷酸酶双功酶(appA植酸酶)的大肠杆菌菌株。通过PCR方法从该菌株基因组中扩增获得了植酸酶基因appA,测序结果显示该基因编码区全长1,299个核苷酸。将该基因克隆到原核表达载体pET-28a( )上,通过转化的大肠杆菌BL21在试管摇床培养条件下得到了高效表达,其表达量达到692U／mL。酶学特性分析表明其反应的最适pH为4．5,最适温度为60℃。     

北京棒杆菌DAHP合成酶Ⅰ基因的克隆、序列分析及表达

[目的]从北京棒杆菌(Corynebacterium pekinense)中克隆DAHP合成酶(EC 2.5.1.54,3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase,DS)Ⅰ基因,对其进行功能验证;并将DAHP合成酶Ⅰ基因在C.pekinensePD-67进行同源表达,研究该酶的比活力与生长的相关性.[方法]分别以C.pekinense野生株ASl.299和突变株PD-67的基因组为模板,用PCR方法扩增了DAHP合成酶Ⅰ的全基因序列aro Ⅰ和前端控制序列;通过pAK6载体提高DAHP合成酶Ⅰ基因在C.pekinen-sePD-67中的拷贝数实现其同源表达.[结果]核苷酸序列分析结果表明,C. pekinense野生株AS1.299与突变株PD-67相比较,DAHP合成酶Ⅰ基因序列完全一样;通过PCR方法得到的DAHP合成酶Ⅰ基因结构功能完整,能与DAHP合成酶完全缺陷的E.coli 3257实现异源互补.突变株PD-67来源的DAHP合成酶Ⅰ基因在重组菌PD-67(pAD1)中进行了表达,在稳定期初期重组菌PD-67(pAD1)的DAHP合成酶Ⅰ的酶比活力比同期的对照菌株PD-67(pAK6)中的该酶酶比活力提高了约5倍.[结论]本工作首次证实了C. pekinense 1.299和PD-67中存在DAHP合成酶Ⅰ基因,异源互补试验证明扩增得到的DNA片段编码DAHP合成酶Ⅰ,酶学性质研究表明DAHP合成酶Ⅰ基因在C. pekinensePD-67中的同源表达将有助于提高该菌的色氨酸积累.     

大肠杆菌植酸酶基因appA的克隆与高效表达*

从猪粪便中分离并筛选出高效生产酸性植酸酶和磷酸酶双功酶(appA植酸酶)的大肠杆菌菌株。通过PCR方法从该菌株基因组中扩增获得了植酸酶基因appA,测序结果显示该基因编码区全长1,299个核苷酸。将该基因克隆到原核表达载体pET-28a(+)上,通过转化的大肠杆菌BL21在试管摇床培养条件下得到了高效表达,其表达量达到692U/mL。酶学特性分析表明其反应的最适pH为4.5,最适温度为60℃。     

北京棒杆菌DAHP合成酶Ⅰ基因的克隆﹑序列分析及表达

摘要：【目的】从北京棒杆菌(Corynebacterium pekinense)中克隆DAHP合成酶 (EC 2.5.1.54,3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase, DS)Ⅰ基因,对其进行功能验证;并将DAHP合成酶Ⅰ基因在C. pekinensePD-67进行同源表达,研究该酶的比活力与生长的相关性。【方法】分别以C. pekinense野生株AS1.299和突变株PD-67的基因组为模板,用PCR方法扩增了DAHP合成 酶Ⅰ的全基因序列aroⅠ和前端控制序列;通过pAK6载体提高DAHP合成酶Ⅰ基因在C. pekinen-sePD-67中的拷贝数实现其同源表达。【结果】核苷酸序列分析结果表明,C. pekinense 野生株AS1.299与突变株PD-67相比较,DAHP合成酶Ⅰ基因序列完全一样;通过PCR方法得到的DAHP合成酶Ⅰ基因结构功能完整,能与DAHP合成酶完全缺陷的E.coli 3257实现异源互补。突变株PD-67来源的DAHP合成酶Ⅰ基因在重组菌PD-67( pAD1)中进行了表达,在稳定期初期重组菌PD-67( pAD1)的DAHP合成酶Ⅰ的酶比活力比同期的对照菌株PD-67( pAK6)中的该酶酶比活力提高了约5倍。【结论】本工作首次证实了 C. pekinense 1.299和PD-67中存在DAHP合成酶Ⅰ基因,异源互补试验证明扩增得到的DNA片段编码DAHP合成酶Ⅰ,酶学性质研究表明DAHP合成酶Ⅰ基因在C. pekinensePD-67中的同源表达将有助于提高该菌的色氨酸积累。     

大肠杆菌O138 O-抗原基因簇的破译及Gne的生物信息学鉴定

利用鸟枪法对大肠杆菌E .coliO138O 抗原基因簇进行测序 ,序列全长 14 139bp ,用生物信息学的方法进行序列分析 ,共发现 11个基因 ,分别为鼠李糖合成酶基因 (rmlB ,rmlD ,rmlA ,rmlC)、UDP GalNAcA合成酶基因 (gne ,gna)、糖基转移酶基因 (3个 )、O 抗原转运酶基因 (wzx)和O 抗原聚合酶基因 (wzy)。发现一种稀有单糖UDP Gal NAcA的合成途径 ,对合成该糖的第一种酶Gne进行了生物信息学鉴定 ,另外用PCR方法筛选出了针对大肠杆菌O138的特异基因     

玫瑰链霉菌海藻糖合成酶基因克隆、表达及功能鉴定

目的:克隆玫瑰链霉菌海藻糖合成酶基因(Srt)使其在大肠杆菌XL10-Gold中高效表达,并对重组酶的酶学特性进行研究。方法:利用PCR技术从玫瑰链霉菌中克隆到一段长1 704bp的海藻糖合成酶基因(Srt),构建重组表达质粒pSE380-Srt-treS,将其转化大肠杆菌XL10-Gold中诱导表达,对重组纯酶进行SDS-PAGE分析及酶学特性测定。结果:SDS-PAGE显示在65kDa处有明显单一蛋白条带。该酶可催化麦芽糖和海藻糖之间的可逆反应,海藻糖得率达82%,且含有很低的副产物葡萄糖(5%左右)。最适反应温度和pH分别为30℃、7.5,Cu2+、Zn2+和Tris能明显抑制酶活力。该酶还可催化蔗糖生成一种无龋齿,适合糖尿病患者食用的糖类-海藻酮糖。结论:成功克隆表达了一个海藻糖合成酶基因,该酶转化率高,副产物较少,为工业酶法生产海藻糖奠定基础。     

植物脂肪酸去饱和酶及其编码基因研究进展

脂肪酸去饱和酶是催化脂肪酸链特定位置形成双键和产生不饱和脂肪酸的酶类。植物脂肪酸去饱和酶主要有5种(FAD2、FAD3、FAD6、FAD7和FAD8), 可分为ω-3型 (FAD2、FAD6)和ω-6型(FAD3、FAD7、FAD8)两大类。其编码基因(FAD2、FAD3、FAD6、FAD7和FAD8)在植物中一般有多个拷贝。同种基因在不同植物中拷贝数不同, 同一植物中相同基因的不同拷贝间在序列特征、表达调控和功能等方面也存在显著差异。本文根据国内外对脂肪酸去饱和酶基因及编码产物的研究现状, 分别从它们的分类、拷贝数、结构、作用机制、表达调控等方面的研究进展进行了详细的分类阐述。     

重组琼胶酶rAgaN3基因的生物信息学分析

利用生物信息学软件和数据库对从Microbulbifer sp.BN中得到的琼胶酶rAgaN3全长基因进行预测分析,结果表明:重组琼胶酶rAgaN3理论分子量为31.243 kDa,理论等电为4.81,不稳定系数为26.23,脂肪系数为62.35,平均疏水性系数为-0.662,无跨膜结构域,无信号肽;二级结构表明该蛋白无螺旋结构,有15个折叠结构,其余均为卷曲结构;序列相似性分析表明,蛋白rAgaN3属于糖苷水解酶GH16家族,为β-琼胶酶;以同源蛋白3wz1A(同源性88%)为模板,通过同源建模构建出了蛋白三级结构,并用拉式图进行了结构检验。琼胶酶rAgaN3基因的生物信息学分析,为琼胶酶的异源表达提供了指导,为琼胶酶的定点突变、深入研究其结构和功能的关系打下良好基础。     

人溶菌酶基因的克隆和生物信息学分析

目的:克隆人溶菌酶基因并进行生物信息学分析及构建其原核表达载体方法:采用RT-PCR法扩增人溶菌酶基因,运用相关生物信息学软件对其理化性质、疏/亲水性、功能结构域及蛋白质二级结构等进行分析.将该基因克隆入载体pET32a,PCR、双酶切鉴定和核苷酸序列测定.结果:获得约400bp的人溶菌酶基因,其序列与GenBank中公布序列完全一致.生物信息学分析显示人溶菌酶基因编码130个氨基酸,分子量为14.7kDa,理论等电点为9.28,含有一个功能结构域,二级结构主要由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角组成.经PCR、双酶切鉴定和核苷酸序列测定,表明重级表达质粒构建成功.结论:该基因的克隆、生物信息学分析及原核表达质粒的构建为进一步研究其功能奠定了基础.     

一株假单胞菌(Pseudomonas sp.)L-1菌株γ-丁基甜菜碱羟化酶基因bbh 的克隆、表达及酶学性质

【目的】γ-丁基甜菜碱羟化酶是生物体内合成L-肉碱的关键酶。从假单胞菌(Pseudomonas sp.)L-1中克隆γ-丁基甜菜碱羟化酶基因,实现其在大肠杆菌(Escherichia coli)中的高效表达,并对表达产物进行酶学性质分析,为生物转化生产L-肉碱奠定基础。【方法】通过PCR克隆γ-丁基甜菜碱羟化酶基因,并将其开放阅读框(ORF)克隆至融合表达载体pET-15b;表达产物经His.Bind Resin纯化后对BBH进行酶学性质及三维空间结构分析;并以静止细胞进行L-肉碱的转化。【结果】成功地克隆了一个γ-丁基甜菜碱羟化酶基因bbh(GenBank:JQ250036),并实现了其在E.coli中的高效表达。融合蛋白以同源二聚体的形式存在,单个亚基的分子量约46.5 kDa,最适反应温度为30℃,最适反应pH为7.5。该酶在45℃以下稳定。在pH6.0时该酶有最高的pH稳定性。以表达bbh基因的重组大肠杆菌静止细胞转化L-肉碱,L-肉碱产量可达12.7mmol/L。【结论】Pseudomonas sp.L-1γ-丁基甜菜碱羟化酶与现有报道的bbh基因有较大的差异。由该基因表达的γ-丁基甜菜碱羟化酶能有效地转化γ-丁基甜菜碱生成L-肉碱。本研究不仅丰富了γ-丁基甜菜碱羟化酶基因资源,而且为L-肉碱的生物转化提供了一种新的转化方案。     

罗尼氏弧菌Vibrio shilonii BY新琼胶酶基因的克隆、序列分析及表达

【目的】从海洋来源的罗尼氏弧菌菌株BY中克隆得到一个具有琼胶酶活性的新基因,并对其进行重组表达。【方法】对实验室保藏的产琼胶酶菌株BY进行16S rRNA基因序列分析,并构建系统发育树。根据已报道的琼胶酶基因序列的同源性,设计简并引物,利用降落PCR (Touch-down PCR)及染色体步移技术扩增琼胶酶基因序列全长,对基因序列进行生物信息学分析。将目的基因插入pET22a(+)载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),对重组酶进行表达,利用DNS法测定了重组酶的酶活,对该重组琼胶酶酶学性质进行研究。【结果】克隆得到一条新的琼胶酶基因,命名为Vibrio sp. BY (GenBank登录号：AIW39921.1),Vibrio sp. BY基因序列全长2 232 bp,编码744个氨基酸,理论分子量为85 kD,Vibrio sp. BY的氨基酸序列基因库中与已知的琼胶酶氨基酸序列Vibrio sp. EJY3的相似度为86%。发酵液琼胶酶酶活力为71.73 U/mL,证明表达的蛋白为琼胶酶。酶学性质研究表明重组琼胶酶的最适温度及pH分别为50 °C和7.0,并且具有较好的稳定性。【结论】利用染色体步移技术克隆得到一条新的琼胶酶基因,并在大肠杆菌BL21(DE3)中实现了重组表达,为琼胶酶的应用奠定了基础。     

北极海洋链霉菌604F的卤化酶基因克隆及特征

【目的】本研究旨在克隆来自北极海洋、具有合成卤化物潜力的链霉菌(Streptomyces sp.)604F中的一个卤化酶基因,为后续克隆卤化物合成基因簇、分离鉴定卤化物提供指导。【方法】利用琼脂块法初步测试抗菌活性,借助液相色谱-飞行时间串联质谱技术(LC-Tof MS)初步寻找Streptomyces sp.604F发酵粗提液中的卤化物,并以简并PCR扩增合成次级代谢产物的指示基因(I型、II型聚酮合酶及非核糖体多肽合成酶编码基因);根据依赖黄素腺嘌呤二核苷酸的卤化酶基因保守区设计的简并引物,扩增基因片段并测序分析;采用高效热不对称交错PCR(hiTAIL-PCR)技术扩增卤化酶基因全长。【结果】Streptomyces sp.604F具有较强的抗白色念珠菌活性,其基因组同时含有编码I型聚酮合酶、II型聚酮合酶和非核糖体多肽合成酶基因,以及卤化酶基因;通过染色体步移克隆该卤化酶基因全长,共1443 bp,编码一个新的非色氨酸卤化酶,在合成已知卤化物的卤化酶数据库中,与其同源关系最近的为一类参与合成糖肽类次级代谢产物的卤化酶。【结论】Streptomyces sp.604F具有新的非色氨酸卤化酶,且推测参与糖肽类化合物的卤化修饰,为后续寻找目的卤化物提供了指导,也为研究该合成基因簇奠定基础。     

利用重组大肠杆菌生产双乙酰

大肠杆菌自身代谢特征具有发酵生产双乙酰的天然优势。利用PCR技术,以广泛用于双乙酰生产的Lactococcus lactis基因组DNA为模板,克隆得到α-乙酰乳酸合成酶基因α-als,将其构建在表达载体pET-30 a上。与能够高效表达3种大肠杆菌来源HSP 70家族分子伴侣的pKJE 7质粒共同转化E.coli BL21(DE3)。利用目的蛋白质分子伴侣共表达的方法,首次获得了能够高效表达具有酶活力的α-乙酰乳酸合成酶的重组大肠杆菌。在静置培养条件下,能够在该菌株的培养基中检测到双乙酰的生成。融合蛋白酶在温度为30-40℃和pH在6-7之间时具有较高的酶活,以丙酮酸为底物,该酶最适pH为6.8,最适温度为39℃。     

S-腺苷甲硫氨酸合成酶在大肠杆菌中的克隆与表达

目的:克隆与表达大肠杆菌S-腺苷甲硫氨酸合成酶的基因。方法:应用PCR技术从E.coliBL21(DE3)的总DNA中扩增出1.1kb的S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因,将其连接到PGEMT载体上,测序证明正确后再将目的基因插入大肠杆菌高表达载体PET28a中,含有目的基因的重组质粒在大肠杆菌中进行表达与分析。结果:SAM合成酶在E.coliBL21(DE3)中的表达量达到23.6%,酶活达到4.17μmol/h.ml。结论:大肠杆菌表达出了具有生物活性的S-腺苷甲硫氨酸合成酶。     

卵形鲳鲹耐低温候选基因△6FAD全长cDNA序列的克隆与表达分析

采用c DNA末端快速扩增(Rapid amplification of c DNA ends,RACE)技术克隆了卵形鲳鲹△6脂肪酸去饱和酶(△6FAD)的c DNA全长序列,并对其基因和蛋白序列结构特征进行了生物信息学分析,同时采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术分析了该基因在不同温度条件下的表达差异及低温下的时序表达模式。结果显示,卵形鲳鲹△6FAD基因c DNA序列全长1 908 bp,其中开放阅读框为1 329 bp,3'非编码区431 bp,5'非编码区135 bp,共编码442个氨基酸;其编码蛋白属于疏水性蛋白,无信号肽特征,含有大量蛋白质二级结构和该家族典型的组氨酸富集区及细胞色素b5结构域。系统进化分析表明,卵形鲳鲹△6FAD基因与尖吻鲈、军曹鱼的△6FAD基因在进化关系上最为接近,其次是大菱鲆、蓝鳍金枪鱼和点带石斑鱼,但与斑马鱼、小鼠和人△6FAD基因进化关系较远。实时荧光定量PCR结果表明,该基因的表达与环境温度和胁迫时间存在明显相关性,其表达水平在降温过程中随温度降低而先缓慢下降后又迅速升高,在不同的低温环境下表现出不同的时序表达模式:13℃时,随时间延长该基因的表达量呈现先降低后又升高至原来水平的变化趋势,16℃和19℃时则表现出一种随时间延长逐渐降低的反馈式调节方式。     

大肠杆菌O141 O-抗原基因簇的破译及进化分析

对大肠杆菌O141 O-抗原基因簇进行测序,序列全长15601bp,用生物信息学的方法进行序列分析,共发现12个基因：鼠李糖合成酶基因(rmlB,rmlD,rmlA,rmlC)、甘露糖合成酶基因(manB,manC),糖基转移酶基因(orf6,orf7,orf9,orf10)、O-抗原转运酶基因(wzx)和O-抗原聚合酶基因(wzy)。用PCR的方法筛选出了针对大肠杆菌O141的特异基因,可以用于基因芯片或PCR方法对大肠杆菌O141的快速检测。通过对大肠杆菌O141的O-抗原基因簇及甘露糖和鼠李糖合成酶基因的进化分析发现：大肠杆菌O141 O-抗原基因簇是低GC含量的片段,仅O-抗原特异的基因才出现在O-抗原基因簇;并且这些基因可能介导了O-抗原基因簇间的重组及以O141 O-抗原基因簇的形成。     

中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128自体诱导物合成酶基因的克隆及对生理功能的影响

[目的]从中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128中克隆自体诱导物合成酶基因,从而研究该基因在Sinorhizobium sp.1128群体感应系统中的作用.[方法]利用基因序列同源性比对以及分子克隆的方法,从中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128中克隆自体诱导物合成酶基因;利用大肠杆菌异源表达、C18反相薄层层析(TLC)的方法研究该基因的特性;通过中间片段融合的方法缺失该基因,并通过结瘤实验研究该基因对Sinorhizobium sp.1128生理功能的影响.[结果]以草木樨中华根瘤菌Sinorhizobium medicae WSM419自体诱导物合成酶基因Smed_1560序列设计引物,通过PCR扩增在Sinorhizobium sp.1128中寻找到一新的自体诱导物合成基因,命名为traI2.该基因在大肠杆菌Escherichia coli DH5α中表达后能产生两种自体诱导物分子.在Sinorhizobium sp.1128中将该基因缺失,自体诱导物活性下降;回复突变后,自体诱导物活性得到恢复,结瘤实验结果表明该基因能影响根瘤菌的结瘤效率.[结论]中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128群体感应系统是一个复杂的交互系统,它对结瘤的生理功能具有一定的影响.     

植物脂肪酸去饱和酶及其编码基因研究进展

脂肪酸去饱和酶是催化脂肪酸链特定位置形成双键和产生不饱和脂肪酸的酶类。植物脂肪酸去饱和酶主要有5种（FAD2、FAD3、FAD6、FAD7和FAD8）,可分为ω-3型（FAD2、FAD6）和ω-6型（FAD3、FAD7、FAD8）两大类。其编码基因（FAD2、FAD3、FAD6、FAD7和FADS）在植物中一般有多个拷贝。同种基因在不同植物中拷贝数不同,同一植物中相同基因的不同拷贝间在序列特征、表达调控和功能等方面也存在显著差异。本文根据国内外对脂肪酸去饱和酶基因及编码产物的研究现状,分别从它们的分类、拷贝数、结构、作用机制、表达调控等方面的研究进展进行了详细的分类阐述。