过量表达苹果酸酶对E.coli FMJ39厌氧混合酸发酵的影响

为了考察苹果酸酶对厌氧混合酸发酵影响,从E.coli DH5α中PCR扩增苹果酸酶（NAD+-dependent, E.C1.1.1.38）基因sfcA,插入质粒pTrc99a构建了表达质粒pTrc99a-sfcA,有氧和厌氧的条件下,IPTG诱导在E.coli FMJ39（ldh,pfl）中均获得大量表达,从而构建和加强了一条在厌氧混合酸发酵中微弱的代谢途径。厌氧发酵结果表明,过量表达苹果酸酶会影响混合酸发酵中甲酸、乙酸、丁二酸途径。重组FMJ39甲酸和乙酸的量分别比FMJ39提高了17.58%和15.27%,丁二酸的量降低了26.87%,柠檬酸的量变化不大。证实即使pfl基因缺陷,高浓度的L-Thr和L-Ser也会诱导Tdc 操纵元把丙酮酸转化为甲酸和乙酸。实验结果为进一步改造和利用FMJ39奠定了基础。     

大肠杆菌苹果酸合酶A的酶学和生理功能研究

苹果酸合酶是乙醛酸循环的关键酶之一。E.coli中苹果酸合酶A(malate synthase A,MSA)由aceB基因编码。根据E.coli基因组序列设计引物,利用PCR技术扩增aceB基因,并将其克隆入pET-29b(+),构建了重组表达质粒pET-MSA。经IPTG诱导,MSA在E.coliRosetta(DE3)中获得高效表达。纯化的MSA蛋白的分子量大小约为60 kDa,最适反应pH值和最适温度分别是pH值8.0、30℃。纯化的蛋白质在Mg2+存在时才能发挥最大的活性,其对乙酰辅酶A的Km和Vmax分别是8.07μM和3.6μM/min。此外构建了MSA和苹果酸合酶G(MSG)基因敲除菌株MG::ΔaceB和MG::ΔaceBΔglcB。研究发现缺少MSA的E.coli突变菌株在乙酸中的生长速率要比野生型菌株慢很多,表明MSA对大肠杆菌在乙酸中的生长起着重要作用。MSG虽然能部分补偿MSA的作用,但是包含MSA的乙醛酸旁路是更有效的乙醛酸代谢途径。     

细菌中非编码小RNA的筛选及鉴定

细菌非编码小RNA(small non-coding RNA,sRNA)是一类长度在50-200个核苷酸,不编码蛋白质的RNA.它们通过碱基配对识别靶标mRNA,在转录后水平调节基因的表达,是细菌代谢、毒力和适应环境压力的重要调节因子.近年来,随着生物信息学和RNA组学技术应用于细菌sRNA的筛选,sRNA已被证实存在于大肠埃希杆菌(Escherichia coli),铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae)等细菌中,是细菌基因调控中新的调节因子.本文对细菌中非编码小RNA的筛选和鉴定技术作一个简要论述.     

白花丹素对E.coli藻酸盐合成的抑制作用

细菌分泌的胞外多糖在生物被膜的形成和发展过程中发挥着重要作用。通过测定白花丹素对大肠埃希菌10389菌株(E.coli 10389)藻酸盐合成的影响及其对rse A和rpo E基因表达量的影响,探讨白花丹素对大肠埃希菌生物被膜(biofilm,BF)形成的抑制作用及机制。研究结果显示,白花丹素能抑制E.coli 10389生物被膜的形成,其抑杀E.coli 10389的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)和最低杀菌浓度(minimal bactericidal concentration,MBC)分别为16和64μg/mL。白花丹素对成熟BF内的细菌也有抑制和杀灭作用,其抑杀E.coli 10389成熟BF内细菌的MIC和MBC分别为64和128μg/mL。白花丹素能够抑制E.coli 10389藻酸盐的合成,其中1/2MIC的白花丹素作用E.coli 10389 24 h后,与对照组比,藻酸盐的合成量降低了34.83%(P0.01)。白花丹素可显著影响E.coli 10389 rse A和rpo E基因的相对表达量,其中1/2MIC的白花丹素作用E.coli 10389 24 h后,与对照组相比,rse A的表达量上调了17.43%,rpo E的表达量降低了12.8%(P0.05)。结果表明,白花丹素能够抑制E.coli 10389 BF的形成,其作用机制可通过影响rse A和rpo E的基因表达量,进而抑制藻酸盐的合成来抑制大肠埃希菌生物被膜的形成。     

结核分枝杆菌sRNA Mpr5的功能验证

【目的】探究结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, M. tb)中sRNA Mpr5对分枝杆菌的抗逆性及宿主细胞生理的影响。【方法】构建结核分枝杆菌sRNA Mpr5过表达的重组耻垢分枝杆菌(Mycolicibacterium smegmatis, M. smeg) M3-Atc,以转入空载质粒(pSI)的野生型耻垢分枝杆菌T1-Atc作为对照,观察细菌体外生长能力和菌落形态变化。通过非生物胁迫处理(低氧、饥饿、0.02%十二烷基硫酸钠)探究重组菌株的抗逆能力。用重组耻垢分枝杆菌侵染人非小细胞肺癌上皮细胞系A549,活菌涂板计算细菌的胞内增殖能力,利用免疫荧光染色观察感染后细胞的生理结构变化。【结果】sRNA Mpr5过表达菌株的体外生长与菌落形态均与野生型相似。抗逆性实验表明Mpr5过表达菌株(M3-Atc)的抗表面活性剂能力在4 h时显著提高(P<0.05);在饥饿模型中M3-Atc早期(2–12 h)就表现出生长劣势(P<0.05);低氧模型中M3-Atc菌株0–3 d均处于生长优势状态,增长均高于对照组(P<0.05),3d后增长...     

温度调节基因开关调控大肠杆菌发酵合成L-丙氨

【目的】L-丙氨酸的存在导致Escherichia coli的生长速率显著降低,最终会降低发酵过程中L-丙氨酸的体积合成速率。用温度调节基因开关(λpR-pL)高效、动态调控重组E. coli菌株菌体生长与L-丙氨酸合成过程,使两者相协调。【方法】以野生型E. coli B0016为出发菌株,敲除乙酸、甲酸、乙醇、琥珀酸、乳酸代谢产物合成途径以及丙氨酸消旋酶编码基因(ackA-pta、pflB、adhE、frdA、ldhA、dadX),获得菌株B0016-060B。将嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)来源的L-丙氨酸脱氢酶基因(alaD)克隆于pL启动子下游,并在B0016-060B菌株中表达,获得菌株B0016-060B/pPL-alaD,进行摇瓶和发酵罐发酵考察菌体生长和L-丙氨酸发酵性能。【结果】竞争代谢途径的敲除显著降低了副产物合成量,仅形成极少量的乙酸、琥珀酸和乙醇。28 °C下菌株B0016-060B/pPL-alaD几乎不合成L-丙氨酸,可保证菌体快速生长;而在42 °C下可高效合成L-丙氨酸。经发酵罐发酵,可合成67.2 g/L L-丙氨酸,体积生产强度达到2.06 g/(L·h)。【结论】通过发酵培养温度的简单切换,分阶段实现了细胞的快速增量和L-丙氨酸的高强度合成。     

共表达磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和烟酸转磷酸核糖激酶提高重组大肠杆菌发酵木糖产丁二酸

野生型E.coli K12能够在厌氧条件下代谢木糖生长,但是丁二酸不是其主要的代谢终产物。而在E.coli BA203(Δldh A,Δpfl B,Δppc)中,通过过量表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PCK),即E.coli BA204,使其能够在厌氧条件下利用木糖发酵生产丁二酸。为了进一步提高生物量及丁二酸的产量,通过过量表达烟酸转磷酸核糖激酶(NAPRTase)提高NAD(H)的生成,从而提高木糖代谢速率。因此采用2种方法构建了共表达烟酸转磷酸核糖激酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的基因工程菌,即E.coli BA208(BA203/p Trc99a-pnc B-pck)和E.coli BA209(BA203/p Trc99a-pck-trc-pnc B)。通过实验发现:厌氧发酵72 h,BA209消耗16.7 g/L木糖,生成15.8 g/L丁二酸,乙酸含量有所降低,而丙酮酸的量几乎不变。BA209中NAD(H)总量和ATP含量较BA208和BA204都有明显的提高。这为考察NAD(H)和ATP 2种辅因子对重组大肠杆菌利用木糖合成丁二酸的影响提供了研究平台。     

代谢副产物乙酸对L-色氨酸发酵的影响

分析了重组大肠杆菌(E.coli TRTH/pSV-709)发酵生产L-色氨酸的发酵过程,检测结果表明发酵液中有大量代谢副产物乙酸的积累。利用外源添加试验研究了乙酸对L-色氨酸发酵的影响,结果表明乙酸浓度高于2g/L时对L-色氨酸生产菌的生长和产酸均有抑制作用。分析了乙酸的产生机制,并采取了调节溶氧水平、确定合适初始葡萄糖浓度、限制葡萄糖流加及控制菌体比生长速率等措施来减少乙酸的生成。在优化条件下,乙酸含量与原工艺相比降低了51.35%,菌体生物量和L-色氨酸产量分别提高了51.07%和46.54%,实现了高密度发酵培养的目的。     

掺入大肠杆菌膜中的磷脂酰胆碱(PC)影响青霉素b-内酰胺酶的分泌

[目的]为了研究磷脂酰胆碱(PC)在原核生物细胞中的生物学作用,探讨PC对细菌膜系统的功能的影响.[方法]使用ptac 85质粒作载体,将螺旋菌pcs基因导入E.coli Top10细胞构建了E.coli Fop10 pcs 菌株,并在特定的条件下培养细菌,使细菌膜磷脂中合成30%左右的磷脂酰胆碱.然后再使用抗生素抗性分析、β-内酰胺酶的酶活测定以及Western blot杂交技术,分析质粒编码的β-内酰胺酶从细胞质到细胞问质的分泌情况.[结果]抗生素抗性分析发现,高浓度的氨苄青霉素抑制E.coliTop10 pcs 细菌的生长的氨苄青霉素剂量低于对照组,其半致死剂量IC50在700～800μg/mL之间.酶活检测显示E.coli Top10 pcs 细菌周质内β-内酰胺酶的酶活性只有对照菌株的1,5,Western blot进一步分析发现周质内β-内酰胺酶的含量也为对照菌株的1/5.由此可见,周质内低含量的β-内酰胺酶是导致E.coli Top10pcs 细菌氨苄青霉素抗性降低的原因.[结论]掺入细菌膜磷脂双分子层的PC影响p.内酰胺酶通过Sec转运途径从细胞质分泌到细菌周质空间内,提示细菌磷脂酰胆碱可能在调节蛋白转运和分泌方面起着重要的作用.     

RP4质粒及其带动的硫杆菌重组质粒psDt125在氧化硫硫杆菌中的接合转移

本实验选择了一种大肠杆菌(E.coli)和氧化硫硫杆菌(Thiobacillusthiooxidans)均能生长的接合培养基。以大肠杆菌E.coli C600(RP4)为供体,以氧化硫硫杆菌T.t-3为受体,通过接合,直接将RP4质粒转移到氧化硫硫杆菌中,其Km~r,Tc~r基因得到表达,但Ap~r基因不表达。再将RP4质粒反向接合转移到E.coliHB101上,其三个抗性基因均表达。并且利用RP4质粒的带动将硫杆菌重组质粒psDt125直接转入氧化硫硫杆菌,其Cm~r基因表达。从而为氧化硫硫杆菌的基因工程改造提供了一条简便可行的遗传信息转移途径。     

重组昆虫病原细菌Cip蛋白基因工程菌发酵条件的初步研究

昆虫病原细菌产生两种胞内晶体蛋白CipA和CipB,为新型的生物农药——昆虫病原线虫提供必需的营养。在已构建原核表达载体pET-15b-cipA和pET-15b-cipB的基础上,研究了这两种重组载体在不同宿主菌中的表达情况,重组菌的生长特性,摇瓶培养时表达重组Cip蛋白工程菌的发酵条件。结果显示:以E.coli BL21(DE3)为宿主菌,在LB培养基中培养至OD600为0.8～1.0时,1 mmol/L IPTG诱导8 h,CipA和CipB的表达量可达30.9%和32.6%,重组质粒具有良好的分离稳定性和结构稳定性。     

草生欧文氏菌(E.herbicola)CSH1065质粒的重组标记及Fib基因的遗传转移

利用DNA分子克隆技术及遗传重组方法,在E.herbicola CSH1065质粒上插入了Km_R及Mob基因,利用细菌间的接合转移,使E.herbicola CSH1065质粒转移到E.coli HB101中,从而获得了E.herbicola CSH1065的Fib(fungi inhibition)基因在E.coli HB101中的表达,进一步证明E.herbicola CSH1065 Fib基因功能只涉及其细胞内的大质粒,与其染色体基因组无关,其黄色色素基因与Fib功能无关。这些结果还为DNA分子杂交方法所证实。     

过表达carAB和pyrBI对大肠杆菌发酵胞苷的影响

为了考察氨甲酰磷酸合成酶和天冬氨酸氨甲酰转移酶对大肠杆菌发酵生产胞苷的影响,以E. coli A39 (△cdd)基因组为模板克隆carAB和pyrBI并与载体pSTV28连接构建出重组质粒pSTV28-carAB和pSTV28-pyrBI,将这两个重组质粒分别转入出发菌株A39 (△cdd)后,通过摇瓶发酵研究重组质粒对菌体的生长、胞苷和尿苷产量及副产物乙酸积累的影响。结果显示,工程菌E. coli A39-AB和A39-BI的胞苷产量分别为583.5 mg/L、408.4 mg/L,与出发菌株相比,分别提高了85.3%、29.7%。这说明过表达操纵子基因carAB和pyrBI均可促进胞苷的积累。     

接合转移质粒pUCP24T的构建与性能研究

目的 构建能在大肠埃希菌(E.coli)和铜绿假单胞菌(PA)间高效接合转移的质粒.方法 通过NCBI blastn程序分析质粒pCVD442接合反应起始序列oriT,PCR扩增oriT后插入pMD18-T,再将pMD1 8-oriT转化E.coli DH5α,经酶切、测序验证后用SmaI和HindIIII双酶切亚克隆至质粒pUCP24,获得质粒pUCP24T,将pUCP24T转化E.coli后研究pUCP24T从E.coli到PA的接合效率和质粒稳定性等.结果 成功构建pUCP24T重组质粒,在E.coli和PA的接合实验中,E.coli(pUCP24T)-PA共培养2h的接合效率平均为3.588×10-2,按12 h一代连续9代继代培养108 h,抗生素压力下质粒保存率为98.29％,无抗生素的培养基中质粒保存率为21.76％.结论 成功构建高接合效率的接合转移质粒pUCP24T.     

酸马奶提取Kluyveromyces marxianus代谢抗菌复合物对致病性大肠杆菌的抑菌和细胞表面特性的影响

【目的】探究酸马奶提取马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)代谢产生的抗菌复合物K.marxianus p H 2.0和K.marxianus p H 8.0(简称为K2和K8)对致病性大肠杆菌Escherichia coli O8的抑菌效果和细胞表面特性的影响。【方法】乙酸乙酯萃取法制备K2和K8,牛津杯法测定其对E.coli O8的抑菌圈,高效液相色谱法测定其有机酸的组成,试剂盒测定其毒素蛋白浓度,肉汤稀释法测定其对E.coli O8的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC),酶标比浊法测定其对E.coli O8生长曲线的影响,微生物粘附法测定其对E.coli O8细胞表面疏水性的影响,邻硝基苯β-D-半乳吡喃糖苷(ONPG)法测定其对E.coli O8细胞膜渗透性的影响。【结果】乙酸乙酯萃取法获得抗菌复合物溶液,其中p H 2.0水相与p H 8.0水相抑菌圈最大,冻干得K2和K8,主要组分为丙酸等有机酸和毒素蛋白。K2和K8对E.coli O8的MIC分别为0.025 g/m L和0.100 g/m L,MBC分别为0.100 g/m L和0.200 g/m L。K2和K8能影响E.coli O8的生长曲线,增加E.coli O8的疏水性和渗透性,且K2优于K8。【结论】酸马奶提取K.marxianus代谢抗菌复合物K2和K8能抑制致病性E.coli O8生长,影响其细胞表面特性。     

大肠杆菌质粒突变体(p#GTES)的特性分析

大肠杆菌(E.coli)RRI质粒(pGTE5)的β-内酰胺酶基因(β-lactamas gene)可以在E. coli与枯草杆菌(Bacillus subtilis)中复制和表达。但是,在E. coli细胞中向胞外分泌β-内酰胺酶量少,活力低,对氨苄青霉素(Ampicillin,简称Ap)的抗性也低。将该菌株用紫外线(30w,40cm,150s)和硫酸二乙酯双重诱变,在含Ap的LB平板上筛选到已．Coli质粒突变体(p#GTE5)。     

和厚朴酚对大肠埃希氏菌生物被膜形成的抑制机制

【目的】研究不同浓度的和厚朴酚(honokiol)抑制大肠埃希菌(Escherichia coli)的供试菌株10389生物被膜(biofilm,BF)形成的作用机制。【方法】用氯化三苯基四氮唑比色法(TTC)和四唑盐减低法(XTT)测定honokiol抑制E.coli10389生物被膜形成的药物最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)及其抑制作用与时间的关系;通过qRT-PCR法检测不同浓度的honokiol对E. coli 10389生物被膜形成基因和群体感应系统相关基因表达量的影响;通过生物发光法和qRT-PCR法检测亚-MIC honokiol对E. coli 10389呋喃糖基硼酸二酯(AI-2)及其调控的与生物被膜形成相关的下游基因表达量的影响。【结果】Honokiol能抑制E.coli10389生物被膜的形成,但不同浓度的honokiol抑制E. coli 10389 BF形成的作用机制不同。其中,与对照组相比,MIC的honokiol能使E. coli 10389 BF形成相关基因编码毒素(hha)和细菌酸性调节因子(ari R) mRNA的表达量显著提高,抗毒素...     

耐辐射奇球菌recA基因的克隆、表达及其对recA缺损大肠杆菌辐射抗性的影响

将耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)recA基因克隆到表达质粒pET15b中,并在Escherichia coli HMS中高效表达了可溶性的RecA重组蛋白。同时将recA基因通过穿梭质粒pRADZ3导入recA缺损E.coli TG2细胞中,Western印迹实验显示RecA蛋白能够在不需要诱导剂IPTG的条件下稳定表达。辐射抗性实验表明,D.radiodurans的recA基因在E.coli细胞中的表达能够完全补偿recA缺损E.coli辐射抗性能力。     

敲除富马酸酶基因对E.coli厌氧混合酸发酵的影响

基于基因工程菌生产丁二酸代谢途径,以E.coli BA001(△ldh,△pfl)为出发菌株,利用RED同源重组技术敲除了富马酸酶基因fumB,得到重组菌E.coli BA002(△ldh,△pfl,△fum),通过减少苹果酸生成富马酸的通量,实现苹果酸的积累.实验结果表明:对比E.coli BA001,敲除富马酸酶基因会较大程度地改变丁二酸、乙酸等的分布,在两阶段和专一性厌氧发酵中,丁二酸产率由81％、63％分别下降为76％、54％,E.coli BA002中乙酸有较大幅度的增加,而苹果酸的产量为0.25 g/L;通过外源添加1g/L的苹果酸,发现丁二酸和乙酸的产量进一步增加.实验实现了富马酸酶基因的敲除:一方面使得乙酸产量明显增加,另一方面厌氧主导酶FumB的敲除不能完全阻断厌氧发酵苹果酸到富马酸途径.     

Hsh载体对外源基因在E. coli中高效表达的机制探讨

pHsh是根据大肠杆菌的热休克反应构建而成的新型表达载体, 受σ32调控。正常E. coli细胞的整个热休克反应持续时间约12 min, 而在携带有外源基因的高拷贝pHsh的E. coli细胞中, 外源基因却能持续高效表达4?10 h。为探求外源基因高效表达的机制, 以一个编码木聚糖酶的外源基因为代表, 首先研究了质粒拷贝数对木聚糖酶表达的影响, 接着通过Western-blot检测了携带质粒pHsh-xynIII和对照组携带pLac-xynIII的E. coli细胞在非诱导条件下(30 °C)和诱导条件下(30 °C→42 °C)胞内σ32的差异, 最后测定了不同温度下(30 °C、37 °C、42 °C、30 °C→42 °C)携带质粒(pHsh-xynIII)的E. coli细胞内稳定状态下热休克的水平(以木聚糖酶活性表征)。研究结果表明外源基因在pHsh中的高效表达是与3个方面密切相关的: pHsh质粒的高拷贝数增加了外源基因的剂量; pHsh的存在使E. coli细胞内σ32的水平较正常E. coli细胞显著增加了, 并最终增强了E. coli的热休克反应; 诱导状态下带有pHsh重组质粒的E. coli细胞内稳定状态下的热休克水平明显高于其它温度的水平。