重组大肠杆菌高效分泌表达β-木糖苷酶发酵条件的优化

[目的]嗜热拟青霉β-木糖苷酶基因在大肠杆菌中高效分泌表述重组β-木糖哥酶摇瓶发酵条件优化,及5 L发酵罐放大培养.[方法]通过单因素试验对诱导剂种类及其添加量、诱导起始 OD600、培养温度、培养时间进行优化研究.[结果]摇瓶优化结果表明:2％乳糖为诱导剂、培养温度为33℃C、OD600控制在0.8-0.9时诱导为最佳产酶条件,在此条件下培养48 h后胞外酶活达到103.9 U/mL,胞外分泌的比例高达99％以上.进行5L发酵罐放大培养,发酵48 h胞外酶活达到最高值392.5 U/mL,蛋白含量为10.1 g/L.[结论]该重组大肠杆菌高效分泌β-木糖苷酶,具有较好的工业化生产前景.     

信号肽及化学通透剂对环糊精葡萄糖基转移酶胞外分泌的影响

【目的】研究不同的信号肽和化学通透剂对重组环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)胞外分泌的影响,提高CGTase的胞外分泌量。【方法】扩增地芽孢杆菌CHB1(Geobacillus sp.CHB1)的CGTase基因,构建带有地芽孢杆菌CHB1自身信号肽、Omp A、Pel B信号肽和不带信号肽的4种重组质粒;比较4种重组质粒对重组CGTase胞外分泌的影响,筛选最优的信号肽;考察甘氨酸、Triton X-100、SDS和Tween 80四种化学通透剂对重组CGTase胞外分泌的影响,确定最佳的化学通透剂及其浓度。【结果】Omp A信号肽介导的分泌效果最好,胞外酶活达到7.44 U/m L,分别是Pel B、CHB1信号肽的2.04倍和11.27倍,不带信号肽的重组质粒菌胞外检测不到酶活;携带Omp A信号肽的重组质粒菌发酵48 h,同时添加浓度为0.6%的甘氨酸和0.3%的Triton X-100,胞外酶活达最大到14.27 U/m L;SDS和Tween 80对该酶的胞外分泌具有明显的抑制作用。【结论】Omp A信号肽的介导效果最佳,同时添加浓度为0.6%和0.3%的甘氨酸和Triton X-100可以有效促进胞外分泌,为该重组酶的高效胞外分泌提供了一种有效的方法。     

分散泛菌蔗糖异构酶在大肠杆菌中的表达及发酵优化

为了提高分散泛菌Pantoea dispersa UQ68J来源的蔗糖异构酶产量,研究了不同信号肽及发酵条件对蔗糖异构酶在大肠杆菌中重组表达的影响。将携带天然信号肽的蔗糖异构酶基因优化后,转入大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)构建重组表达菌株——ORI菌株,摇瓶发酵总酶活和胞外酶活分别为85 U/m L、65 U/m L。从天然信号肽开始第22位氨基酸作为成熟蛋白的起始,连接Pel B或Omp A信号肽构建P22和O22菌株,其中P22菌株发酵总酶活提高至138 U/m L,是ORI菌株总酶活的1.6倍;而O22菌株发酵总酶活和ORI菌株无明显差别。采用3.0 g/L的乳糖诱导,P22菌株的蔗糖异构酶总酶活提高至168 U/m L。在3 L发酵罐中,研究甘氨酸浓度和诱导时间对蔗糖异构酶分泌的影响,当补加0.5%甘氨酸,DCW为18 g/L(OD_(600)=30)开始诱导,P22菌株的蔗糖异构酶胞外酶活最高达1 981 U/m L,同时蔗糖异构酶总酶活达到2 640 U/m L,是已报道大肠杆菌重组表达蔗糖异构酶的最高水平。     

长野芽胞杆菌(Bacillus naganoensis)普鲁兰酶在大肠杆菌中的活性表达与分泌调控

[目的]从长野芽胞杆菌(Bacillus naganoensis)JNB-1中克隆出普鲁兰酶基因并在大肠杆菌系统中表达,通过优化诱导条件和使用化学添加剂提高了胞外酶活.[方法]采用PCR方法,从B.naganoensis基因组中扩增出普鲁兰酶基因pul,构建重组菌E,coli BL21/pET-20b-pul.通过优化,确定优化后的IPTG诱导条件以及甘氨酸、Na+的最佳添加参数.[结果]普鲁兰酶在大肠杆菌中得到有效表达,其相对分子质量为ll9kDa.在优化后的诱导条件(诱导温度20℃,IPTG终浓度0.4 mmol/L,在菌体OD600至1.2时诱导)下,普鲁兰酶的总酶活达到10.8 U/mL.添加甘氨酸和Na+均能有效促进普鲁兰酶的分泌.在诱导时添加终浓度0.08 mol/L的甘氨酸和0.2 mol/L Na+,胞外酶活提高至8.1 U/mL,是不加任何添加剂的10.3倍.[结论]该重组菌的构建为普鲁兰酶制剂的工业生产提供了有价值的菌株,对化学添加剂促进分泌的研究也为重组酶的高水平胞外生产提供了有效的方法.     

液化沙雷氏菌磷脂酶A1的克隆表达及乳糖自诱导发酵

为了利用大肠杆菌高效生产重组磷脂酶,克隆了液化沙雷氏菌磷脂酶A1的编码基因pla,分别使用pET-28a(+)和pET-20b(+)载体,实现了磷脂酶A1在大肠杆菌BL21(DE3)中的功能表达.重组菌利用载体pET-28a(+)在原始信号肽的介导下胞外PLA1酶活达40.8 U/mL,占总酶活的91％.重组菌转接至优化后的发酵诱导培养基:蛋白胨10 g/L,酵母粉5g/L,葡萄糖0.8 g/L,乳糖5 g/L,25 mmol/L Na2HPO4,25 mmol/L KH2PO4和1 mmol/L MgSO4;菌体生长6h后,添加7.5 g/L的甘氨酸,37℃恒温发酵24 h,重组菌胞外PLA1酶活达到128.7 U/mL.     

琼胶酶AgaD在大肠杆菌中的高效表达

摘要:【目的】构建琼胶酶AgaD的高效表达体系,优化发酵条件提高重组酶的表达量。【方法】首先根据大肠杆菌(E.coli)密码子偏好性,优化并合成AgaD的基因,使其适合E.coli表达系统;考察了不同的E.coli表达宿主;根据N端法则构建了突变体;评价了培养基中添加CaCl2和甘氨酸(Gly)对重组酶表达的影响。【结果】成功构建了琼胶酶AgaD 的高效表达体系,确定了E.coli AD494(DE3)为最适表达宿主;利用N端法则提高了重组酶的稳定性,缩短了发酵时间;通过在培养基中添加CaCl2和甘氨酸(Gly)进一步提高了胞外酶产量。最终,发酵上清中重组酶的活力由20 U/L提高至11300 U/L,比优化前提高了500余倍。【结论】构建了琼胶酶AgaD的高效表达体系,为GH96家族琼胶酶的深入研究奠定了基础。     

复合与合成培养基对大肠杆菌胞外生产α-环糊精葡萄糖基转移酶的影响

为实现来源于Paenibacillus macerans JFB05-01的α-环糊精葡萄糖基转移酶（α-CGT酶）的高效胞外表达,以含分泌型信号肽OmpA的大肠杆菌E.coli BL21（DE3）{pET-20b（+）/α-cgt}为研究对象,比较了其在不同诱导条件下复合与合成培养基中生长产酶的规律。结果表明在添加甘氨酸的条件下采用合成培养基,以0.8 g/L/h的乳糖进行流加诱导所得的胞外酶活和生产强度最高。在该条件下发酵30小时后胞外α-CGT酶的环化活性达113.0U/ml（水解活性为79 100.0IU/ml）,是复合培养基胞外产酶的2.3倍,完全满足工业化生产的需求。     

腈水解酶psn基因工程菌的发酵及产酶条件优化

来自恶臭假单胞菌的腈水解酶具有高效催化3-氰基吡啶产烟酸的能力,对表达该酶的基因psn进行发酵和产酶条件优化,通过对C源、N源、磷酸盐、金属离子、温度、诱导剂浓度和诱导时间进行单因素考察,获得最适培养基条件(g/L):葡萄糖5、蛋白胨15、酵母粉5、(NH4)2SO45、K2HPO424.5、KH2PO45.76、MgSO40.48;最佳诱导条件:培养2.5 h后添加IPTG诱导,浓度0.2 mmol/L,诱导温度30℃。在该条件下培养,重组大肠杆菌的腈水解酶比酶活可达到45.67 U/mL,比优化前提高了2.26倍。在此基础上,于5 L发酵罐上进行C、N源的补料研究,获得最适分批补料策略,发现其腈水解酶活力可达到75.40 U/mL,是优化前的3.74倍。     

重组有机磷水解酶MPH的发酵条件的优化研究

有机磷水解酶在去除有机磷农药残留中具有重要的应用前景。在Escherichia coli BL21(DE3)中实现了有机磷水解酶(MPH)的重组诱导表达之后,为了实现工业化生产MPH,考察了以乳糖为诱导剂,碳源、氮源、金属离子、培养温度、乳糖浓度及诱导时间等对产酶的影响,得到了优化的发酵条件,L9(34)正交实验进一步确定了最佳的碳源、氮源及乳糖浓度。在此基础上利用7L自控发酵罐进行了发酵过程研究,经12h培养,得到菌体12.65g(DCW)/L,MPH表达量为14.56%,酶活18.69I U/mL。     

普鲁兰酶在需钠弧菌中的分泌表达与发酵优化

普鲁兰酶是一种淀粉脱支酶,因其分子量较大,胞外分泌表达难度较高。需钠弧菌(Vibrionatriegens)是一种新型的蛋白表达宿主,拥有高效的蛋白合成效率。本研究使用基因组整合T7 RNA聚合酶表达框的V.natriegens VnDX为宿主,构建了产全长普鲁兰酶PulA及其截短突变体PulN2的重组需钠弧菌,分析了信号肽、发酵温度、诱导剂浓度、甘氨酸浓度及发酵时间等条件对产酶的影响,并且对比了2种普鲁兰酶在V.natriegens VnDX与大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中的胞外产酶能力。研究结果显示,普鲁兰酶PulA和PulN2在V.natriegens VnDX中的胞外酶活为61.6 U/mL和64.3 U/mL,分别为E.coli BL21(DE3)最大酶活力的110%和62%。上述结果表明V.natriegens VnDX可以分泌表达大分子量的全长普鲁兰酶PulA,本研究可为其他大分子量蛋白在V.natriegens VnDX中的分泌表达提供参考和借鉴。     

表面活性剂对大肠杆菌胞外生产α-环糊精葡萄糖基转移酶的影响

研究了不同浓度表面活性剂Tween-80,Triton X-100,SDS对大肠杆菌生产α-环糊精葡萄糖基转移酶（α-CGT酶）的影响。结果表明：发酵初始添加Tween-80和Triton X-100的最适浓度分别为2％,0.5％,最终胞外酶活分别达2.03U/ml和4.92U/ml,相对于未添加表面活性剂时提高4.6倍和12.67倍,且改变添加时间不能提高酶的产量;发酵36 h添加0.02％SDS对α-CGT酶产量促进最大,最终胞外酶活达5.31U/ml,较对照组提高12.75倍。表面活性剂对α-CGT酶生产的促进作用可能是由大肠杆菌细胞内外膜渗透性增加所致,使细胞周质空间中α-CGT酶能更加快速地渗透到胞外。     

猪磷脂酶A2基因在黑曲霉中的表达

目的:在黑曲霉中表达猪磷脂酶A2基因(PLA2、PLA2M)。方法:分别构建含有自身信号肽或糖化酶信号肽的猪磷脂酶A2基因PLA2重组表达载体pSZHG-PLA2、pSZHGS-PLA2M,并通过农杆菌介导法转化黑曲霉。结果:经筛选各得到1株同源重组转化子。对筛选出的同源重组菌株进行发酵培养,并进行胞内以及胞外酶活检测,结果显示由自身信号肽引导分泌的同源重组菌株的胞内和胞外酶活分别为21.68U/mL和2.12 U/mL,由糖化酶信号肽引导分泌的同源重组菌株的胞内以及胞外酶活分别为15.07U/mL和3.10U/mL。结论:表明在黑曲霉表达系统中自身信号肽和糖化酶信号肽都不能引导重组猪磷脂酶A2的有效分泌。     

表达酿酒酵母ALAS的重组大肠杆菌胞外5-氨基乙酰丙酸的产量和纯化

5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinate,ALA）由5-氨基乙酰丙酸合酶（5-aminolevulinate synthase,ALAS）催化产生。利用重组细菌在大肠杆菌合成ALA已有不少研究。重组真核生物ALAS在大肠杆菌合成ALA的研究没有报道。酿酒酵母ALAS在大肠杆菌重组表达,在摇瓶培养条件下,分析了胞外ALA的产量,重组菌的生长状况和细胞中ALAS的活性,利用两种国产树脂纯化ALA,毛细管电泳分析确定ALA纯度在LB培养基中,初始pH 6.5,含有20mmol/L的酮戊酸、20mmol/L琥珀酸和20mmol/L的甘氨酸,37℃下诱导培养12h,胞外ALA的产量为162mg /L培养基。纯化的ALA纯度达到90%。     

表达酿酒酵母ALAS的重组大肠杆菌胞外5-氨基乙酰丙酸的产量和纯化

5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinate,ALA)由5-氨基乙酰丙酸合酶(5-aminolevulinate synthase,ALAS)催化产生。利用重组细菌在大肠杆菌合成ALA已有不少研究。重组真核生物ALAS在大肠杆菌合成ALA的研究没有报道。酿酒酵母ALAS在大肠杆菌重组表达,在摇瓶培养条件下,分析了胞外ALA的产量,重组菌的生长状况和细胞中ALAS的活性,利用两种国产树脂纯化ALA,毛细管电泳分析确定ALA纯度在LB培养基中,初始pH6.5,含有20mmol/L的酮戊酸、20mmol/L琥珀酸和20mmol/L的甘氨酸,37℃下诱导培养12h,胞外ALA的产量为162mg/L培养基。纯化的ALA纯度达到90%。     

重组枯草芽孢杆菌分泌表达缺陷假单胞菌磷酸三酯酶及其发酵优化

磷酸三酯酶(phosphotriesterase, PTE, EC3.1.8.1)能够水解有机磷化合物,但其应用一直受限于酶表达量低的问题.为了获得高效表达的有机磷水解酶,本文构建了PTE基因来源于缺陷假单胞菌(Pseudomonas diminuta)的重组枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis WB600),并采用单因素实验和正交实验对培养基进行优化,确定了重组菌产酶的最佳发酵条件,同时检测重组酶对有机磷类化合物的降解作用.结果表明,最优的培养基组成为蔗糖(40 g/L)、酵母膏(40 g/L)、蛋白胨(20 g/L)、磷酸氢二钾(2 g/L)、硫酸锰(1 g/L)、硫酸镁(6 g/L).经测定,该酶4 h内对(5 mg/mL的甲基对硫磷、乐果以及神经毒剂模拟剂甲基磷酸二甲酯(dimethyl methyl phosphonate, DMMP)的降解率分别达到98%, 92%, 73%,且DMMP在12 h内也完全降解.本文实现了PTE的胞外分泌表达,为研制有机磷化合物的酶基消毒剂提供了技术支持.     

碱性蛋白酶SubC在枯草芽孢杆菌中的高效异源表达

【背景】碱性蛋白酶是工业用酶中占比最大的酶类,广泛应用于清洁、食品、医疗等行业。近期研究发现碱性蛋白酶在生产生物活性肽方面有巨大潜力,这将进一步拓宽其在保健食品领域中的应用。【目的】利用枯草芽孢杆菌异源表达地衣芽孢杆菌来源的碱性蛋白酶SubC。【方法】通过筛选3种枯草芽孢杆菌宿主菌株(Bacillus subtilis 1A751、MA07、MA08)和6种信号肽(AmyE、AprE、NprE、Pel、YddT、YoqM),同时优化诱导剂浓度、发酵培养基和发酵时长,最终得到最优重组菌株MA08-AmyE-subCopt。【结果】重组菌株MA08-AmyE-subCopt的胞外酶活力为3.33×103 AU/mL,胞外蛋白分泌量为胞内可溶蛋白表达量的4倍,与携带野生型信号肽的对照组菌株WT相比,酶活提高了73.4%。【结论】异源碱性蛋白酶SubC在枯草芽孢杆菌中成功表达,为碱性蛋白酶SubC的表达和在保健食品领域的工业化应用提供了理论基础。     

黄杆菌肝素酶Ⅱ重组菌培养条件的优化及高密度发酵

黄杆菌肝素酶Ⅱ(HepⅡ)是一类可特异性切割肝素、硫酸乙酰肝素类分子内连接键的酶。文中对黄杆菌肝素酶Ⅱ重组菌的诱导时机、诱导剂添加量、诱导温度、诱导时间等诱导产酶条件进行优化。经过优化最佳摇瓶发酵产酶条件为:37℃培养重组菌至对数生长前期,添加诱导剂IPTG至终浓度为0.3 g/L,20℃下诱导10 h,酶活达到最高,为570 U/L。在此基础上通过发酵罐高密度培养手段将菌体浓度OD600进一步提高到98,酶活大幅度提高到9 436 U/L,该研究结果为HepⅡ的工业化生产与应用奠定了良好的基础。     

重组大肠杆菌表达铜绿假单胞菌溶血性磷脂酶C

[目的]构建产溶血性磷脂酶C (Hemolytic Phospholipase C,PLCH)的重组大肠杆菌(Escherich coli菌株,并初步优化其发酵条件.[方法]首先利用卵黄硼砂平板分离法筛选到一株产磷脂酶C(Phospholipase C,PLC)活性较高的菌株,命名为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)41;进一步以P.aeruginosa 41基因组DNA为模板设计引物,PCR扩增获得溶血性磷脂酶C(PLCH)基因,构建重组大肠杆菌表达质粒并转化大肠杆菌E.coli BL21 (DE3);筛选转化子并检测PLC活性和溶血能力,并初步优化其发酵条件.[结果]成功构建了重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3) /pET28a-plcH;在硼砂卵黄平板上对重组菌进行PLC活性测定,显示重组菌有明显的磷脂酶C活性;在哥伦比亚血琼脂平板上对重组菌进行溶血性试验,表明PLCH具有较强的溶血活性;初步优化摇瓶发酵条件为:5％转接量,37℃、200 r/min下培养4h添加IPTG至终浓度为0.9 mmol/L,转为25℃、150 r/min诱导培养14 h;优化后重组菌的酶活可达到722.89±0.47 U/mL.[结论]本文成功构建了一株产溶血性磷脂酶C活性较高的重组大肠杆菌菌株,并通过优化发酵条件使其酶活达到了722.89±0.47 U/mL,本实验在国内首次实现了铜绿假单胞菌来源的溶血性磷脂酶C基因在大肠杆菌的胞内表达,该研究为研究磷脂酶C产业化奠定了一定的基础.     

基于信号肽和分子伴侣策略促进大肠杆菌高效转化尿苷

以大肠杆菌作为嘧啶核糖核苷水解酶(pyrimidine-specific ribonucleoside hydrolase RihA,RihA)表达宿主,利用生物转化的方法将尿苷高效转化为尿嘧啶。首先构建pET22b-RihA质粒,在大肠杆菌BL21(DE3)中重组表达,研究尿苷的转化情况。采用优化pET22b-RihA质粒信号肽和与分子伴侣质粒共表达两种策略进一步提高大肠杆菌转化尿苷的效率。来源于碱性磷酸酶的PhoA信号肽和分子伴侣GroES-GroEL共表达的菌株F在投底物发酵时转化效果最好,当底物浓度为65 g/L转化15 h时,菌株F几乎将尿苷完全转化,尿苷转化率达到98.9%,而原始菌株A的尿苷转化率仅为80.2%。进一步对菌株F转化尿苷的浓度进行优化,投入一倍体积的尿苷底物后继续培养约53 h尿苷转化完全,得到尿嘧啶产量为73.45 g/L,尿嘧啶产率为98.16%。发酵液上清中RihA酶活最高的为PelB信号肽和分子伴侣GroES-GroEL共表达的菌株C,其RihA酶活是原始菌株A的10.0倍。其中总可溶性RihA酶活最高的为PhoA信号肽和分子伴侣DnaK-DnaJ-...     

生物转化合成苯乳酸工程菌的培养条件优化

本研究旨在优化重组大肠杆菌Escherichia coli BL21 (DE3) harboring pRSF-aad-ldh10-fdh菌株的培养条件,获得高密的供生物转化苯丙氨酸为苯乳酸的细胞。实验考察了摇瓶发酵培养基碳源、氮源种类和浓度,3 L发酵罐中转速和通气量及恒速补料、DO-stat和pH-stat等不同分批补料策略对菌体密度的影响。结果表明,当碳源为4 g/L葡萄糖,氮源为24 g/L安琪酵母浸粉FM802,细胞干重最大可达9.24 g/L;当转速为400 r/min和通气量为1.5 vvm时,细胞干重最大可达10.18 g/L;以4 g/(L·h)恒速流加葡萄糖时,细胞干重最大可达13.71 g/L。本研究还对工程菌酶表达的诱导条件进行了优化,菌体培养2 h后,添加终浓度为0.08 mmol/L IPTG诱导剂,在25℃下诱导培养14 h所得细胞有利于生物转化。底物苯丙氨酸浓度为60 g/L,转化为苯丙酮酸的转化率为50.2%,转化为苯乳酸的转化率为35.2%。