嗜热菌的耐热L—乳酸脱氢酶的研究

About 200 strains of extreme thermophilic bacteria were isolated from hot springs in Guandong province. A strain, HG25, was found to produce thermostable intracellular L-lactate dehydrogenase (EC. 1.1.1.27). It has the characteristic of Thermus sp. The cells were gram-negative, non-sporulating, nonmotile, aerobic rods containing yellow pigment. The optimum temperature for growth was between 65 degrees C to 75 degrees C, the maximum 85 degrees C, and minimum 40 degrees C. The generation time at the optimum was about 80 min. Starch was not hydrolyzed. Acid was not produced from glucose. The G+C content in DNA was 62-65 mol% (Tm). As the properties of strain HG25 is similar to those of Thermus aquaticus and T. thermophilus HB 8 belonging to the genus Thermus. The thermostable L-lactate dehydrogenase was partially purified by ammonium sulfate fractionation and DEAE-cellulose column chromatography. For pyruvate reduction, the optimum temperature of the enzyme was 60 degrees C and pH 8.0. After incubation in 0.1 mol/L phosphate buffer pH 7.4 at 70 degrees C for 10 min, the enzyme retained about 85% of its original activity. The half-live time (t1/2) at 85 degrees C was 10 min.     

嗜热菌的耐热L-乳酸脱氢酶的研究

从广东各地的热温泉(55—95℃)水样中,分离到200余株最适生长温度高于70℃的极端嗜热菌。其中一株编号为HG25,具有耐热胞内L-乳酸脱氢酶(L—Lactate dehydrogenase EC．1．1．1．27．,简称LDH),有栖热菌属(Thermus)的特征,革兰氏阴性,无芽孢,好氧,不运动,产黄色素,最适生长温度为65—75℃,最高生长温度为85℃,最低为40℃,不水解淀粉,不从葡萄糖产酸,DNA的G+c百分含量为65mol％,L-乳酸脱氢酶经硫酸铵分级沉淀、DEAE-纤维素生层析作了初步提纯,比活提高7倍,LDH还原丙酮酸反血的最运温度为6 0℃,最适PH为8 0,酶在70℃稳定,保温10分钟后,仍保留85％的原始酶活力。失活半寿期(t1/2)为85℃10分钟。     

L-乳酸脱氢酶热变性的热力学研究

用差示扫描量热法对L-乳酸脱氢酶的热变性进行了研究(温度扫描范围为290—390K,酶蛋白溶液浓度为0.28—0.72mg蛋白/mg溶液)。实验观察到当酶溶液浓度在0.62—0.72mg蛋白/mg溶液范围内有一个吸热转变,酶溶液浓度小于0.62mg蛋白/mg溶液时有两个未完全分开的吸热转变。 这个酶的量热焓与范德霍夫焓的比远大于1,而接近于2,这表明乳酸脱氢酶的变性过程不是一个简单的两态转变,从热力学和吸热峰的形状、大小分析,可以推断乳酸脱氢酶分子是由两个以弱相互作用相连结的合作结构区组成,而每一个结构区是由两个相互作用很强的亚基组成。也就是说乳酸脱氨酶的变性过程包括两个半独立的合作结构区的转变,每一个结构区的转变都近似一个两态转变,ΔHeal与ΔHvh的比值是随着两个半独立部分相互作用的增强,即蛋白浓度的增加而减小。随着蛋白浓度的减小,蛋白质周围水分子增多,酶分子中两个半独立部分的相对独立性增强,这可由热谱图上一个吸热转变变成两个半独立的转变得到证实。     

利用针对16S rDNA序列的限制性酶切分析鉴定栖热菌属

目的:建立一套酶切体系,用于鉴定栖热菌.方法:收集和整理栖热菌属16S rDNA序列信息,利用限制性内切酶对信息进行位点分析.结果:建立了一套鉴定栖热菌的酶切体系,通过模拟电泳对该体系进行验证.结论:该系统可有效地对已经公开发表但未鉴定到种的栖热菌属菌株进行种间分类.     

从嗜热栖热菌中提取超氧物歧化酶的研究

嗜热栖热菌(Thermus thermophilus)ATCC 27634是一种适于75—80℃高温中生长的微生物。该菌超氧物歧化酶为一胞内酶,分子量为80000,由181个氨基酸组成。本试验对其发酵、破菌、Rnasel酶解、硫酸铵盐析、滤除小分子物质、上DE-32Ⅰ、DE-32Ⅱ柱分离等条件进行了一系列研究,提取到了热稳定性较商的Mn²⁺-SOD,比活力为3000u/mg,回收率达78.0%。     

优化噬热栖热菌的遗传转化体系

[目的]优化噬热栖热菌Thermus thermophilus的转化体系。[方法]将质粒DNA的形态、浓度及转化时间作为变量设计噬热栖热菌T.thermophilus的转化体系,以通过直接双交换同源重组法获取Δpyr E突变体的概率为依据判定转化效率。[结果]在转化时间为2 h,使用3.0μg/m L线性质粒DNA,获取表观Δpyr E的概率为3.44×10^-5;而使用同样浓度的超螺旋质粒DNA,该概率可达1.03×10^-3;说明超螺旋质粒的转化效率高于线状质粒。质粒DNA的使用浓度及转化反应时间对转化效率亦有影响,但并非完全成正相关。使用浓度为15μg/m L超螺旋质粒DNA,在转化时间为3 h时,获取表观Δpyr E的概率达到最大值(1.36×10^-2);超过该阈值,转化效率降低。[结论]在T.thermophilus中,通过优化转化体系将基因无痕敲除突变体获取概率提高到10^-2。     

嗜热栖热菌α-葡萄糖苷酶基因的表达及酶学性质研究

用PCR方法从嗜热栖热菌(Thermus thermophilus)HB27中扩增出编码α-葡萄糖苷酶基因hbg,将其克隆到大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pET28a( )上,电击转化E.coliBL21(DE3),获得高效表达hbg基因的大肠杆菌重组菌。重组菌经IPTG诱导表达,SDS-PAGE检测表达蛋白相对分子质量约为59kD,与预期分子量相符。经镍柱和阴离子交换柱纯化的重组表达的α-葡萄糖苷酶HBG最适温度为95℃,最适pH值为5.0。     

亚栖热菌透性化细胞的耦合固定化研究

将海藻酸盐凝胶包埋法与交联法和聚电解质静电自组装覆膜法相耦合,对含有海藻糖合酶活性的亚栖热菌的透性化细胞进行了固定化研究。结果表明,利用重氮树脂和聚苯乙烯磺酸钠对海藻酸凝胶微球交替覆膜,可以显著提高凝胶微球在磷酸盐缓冲液中的稳定性,以碳二亚胺对固定化细胞进行交联处理则可以提高固定化细胞中海藻糖合酶的热稳定性。透性化细胞经包埋－交联－覆膜耦合固定化后,酶活回收率为32％,最适酶反应pH值由6.5左右升至7.0左右,最适反应温度未变,仍为60℃。所得固定化细胞间歇反应时,催化麦芽糖转化为海藻糖的转化率可达60％,重复使用4次（每次50℃、反应24h）,酶活损失小于20％,转化率可保持在50％以上。     

栖热菌噬菌体TSP4 dCTP脱氨酶基因的克隆表达

将编码栖热菌噬菌体TSP4菌株的dCTP脱氨酶tspdCD基因亚克隆到表达载体pET-32a中,并将重组质粒pET-32a-tspdCD转化至大肠杆菌Rosetta(DE3)中进行诱导表达.SDS-PAGE分析结果显示,目的蛋白经IPTG诱导后在大肠杆菌Rosetta(DE3)中以可溶性形式高效表达.通过Ni-NTA agarose亲和层析柱纯化表达的tspdCD,并对其活性,最适作用温度、pH、底物特异性以及金属离子和有机溶剂对其活性的影响进行测定,检测结果表明重组蛋白活性达到4.12U/mg,它的最适作用温度和pH分别为60℃和7.5,最佳反应底物是dCTP,2mmol/L的Ca2+和Mg2+对其活性具有明显的促进作用,而同浓度的Ni2+和Cu2+对其活性产生了明显的抑制作用,10％ (V/V)的乙酸乙酯和异丙醇对其活性有很明显的促进作用,而同体积比的丙酮对其活性产生明显的抑制作用.实现了tspdCD在大肠杆菌系统中的功能性表达,为进一步研究高温噬菌体tspdCD的功能奠定了基础.     

嗜热栖热菌HB 8耐热α-葡萄糖苷酶的提纯和性质

嗜热栖热菌HB 8(Thermus thermophilus<.I> H8 8 )的耐热α-葡萄糖苷酶(α-glucosidaseEC．.2.1.20)经硫酸铵分步沉淀、DEAE-纤维素柱层析和垂直板制备凝胶电泳提纯,经盘状凝胶电泳鉴定为单一区带,比活提高17倍。酶作用最适温度80℃,最适pH5．8,分子量67000,等电点Pl为4.5。该酶能够水解对硝基酚α--D-葡萄糖苷(PNPG)、蔗糖和麦芽糖,但不水解纤维二糖、蜜二糖、可溶性淀粉。酶作用于PNPG的米氏常数(Km)为0.4mmol／L,最大反应速度Vmax为0.29umol·nmin-1·mg-1。金属离子Mg2+、Mn2+、Ca2+和Ba2+对酶有激活怍用,Hg2+和Cu2+有强烈抑制作用。酶表现出极好的热稳定性,在90℃保温10小时后,仍保留90％的原始酶活力,在95℃的失活半寿期(t1/2)为108分钟．经蛋白质侧链化学修饰研究表明,羧基和组氨酸残基为其表现话力所必需。     

一株产异淀粉酶栖热菌的生长和产酶初步研究

异淀粉酶是一类在工业中有重要应用价值的淀粉酶,从云南梁河温泉水样中分离筛选到1株产异淀粉酶的菌株,初步鉴定为栖热菌(Thermus)。该菌在8~19 h为对数生长期,17 h生长最快,20 h后进入稳定期,产酶伴随菌体生长同时发生,进入稳定期后产酶迅速提高,39 h产酶量达最高,初始酶活达4.14 u/mL。     

噬热栖热菌质粒分离蛋白同系物ParBTth的表达与重组酶活性

在低拷贝质粒中,质粒分离基因位点parABS对质粒DNA的子细胞精确分离有重要意义。噬热栖热菌(Thermus thermophilus)为多倍体,其染色体上表达有一个parABS同系物,命名为parABSTth,包含parATth和parBTth两个基因,以及一个候选parSTth的DNA序列(5’-TGTTTCCCGTGAAACA-3’)。parABSTth基因位点的功能与机制尚未清楚。本研究首先在大肠杆菌Escherichia coli中克隆并表达了T. thermophilus parABSTth位点中的parBTth基因。利用Ni-IDA亲和层析方法纯化得到了重组蛋白ParBTth;经SDS-PAGE测定,该重组蛋白纯度达到了近99%,通过凝胶迁移实验(EMSA)验证了重组ParBTth蛋白的功能。结果显示,重组ParBTth能与候选parSTthDNA序列特异性相结合。因此,异源表达的重组ParBTth蛋白是具有生物学活性的。该结果也验证了候选parSTthDNA序列确实为T. thermophilus的parABSTth基因位点中特异性的parS序列。本研究为揭示多倍体细菌染色体的子细胞分离过程原理提供了一定的基础理论依据。     

腾冲热海一株栖热菌裂解性噬菌体的分离及其特征

【目的】Thermus(栖热菌)属是嗜热细菌中比较古老的类群,本研究探索从腾冲热海热泉分离栖热菌噬菌体,并初步分析其特征。【方法】采用"双层平板法"从云南腾冲热海碱性热泉中分离纯化栖热菌噬菌体;对噬菌体及其宿主进行电镜形态观察,并进行噬菌体基因组限制性酶切片段多态性分析、噬菌体生理特征及蛋白组成分析。【结果】从腾冲热海热泉分离获得1株裂解性噬菌体,其宿主菌TC10通过16S rRNA基因序列分析鉴定为Thermus属菌株。此噬菌体为长尾型,头部直径67nm,尾管长837nm、宽10nm,最适感染温度为65℃-70℃,最适感染pH值为7.6,对氯仿不敏感,其形态与分离自俄罗斯勘察加半岛热泉的栖热菌噬菌体P23-45和P74-26有一定的差异,蛋白组成差异显著,为一株新的栖热菌噬菌体,命名为TTSP10(Tengchong Thermus Siphoviridae Bacteriophage)。     

非解朊栖热菌HG102耐热β-糖苷酶的结构与功能研究

非解朊栖热菌HG10 2耐热 β-糖苷酶为 (β/α)₈桶状结构 ,是具有水解功能和转糖苷功能的单体酶。该酶可以作为一个很好的模型来研究糖苷酶的反应机制、底物特异性和耐热的分子基础。根据对该酶的晶体结构解析和同家族酶的结构比较 ,推测Glu164和Glu338分别是质子供体和亲核基团两个活性位点 ;在α-螺旋N端第一位的脯氨酸和蛋白质外周的精氨酸是耐热机制的关键位点和关键氨基酸残基。为确定这些氨基酸残基的功能 ,通过基因定点突变的方法分别把Glu164、Glu338、Pro316、Pro356、Pro344和Arg325置换成Gln、Ala、Gly、Ala、Phe和Leu ,同时还对Pro316和Pro356进行了双置换。突变酶经过纯化得到电泳纯 ,用CD光谱进行了野生酶和突变酶的结构比较。通过突变酶的酶功能和酶学性质分析 ,结果表明Glu164和Glu338分别是质子供体和亲核基团 ,亲核基团的突变酶TnglyE338A可以合成混合型糖苷键寡糖类似物 ;在α-螺旋N端第一位的Pro316和Pro356以及在蛋白质外周形成离子键的Arg325均是对耐热性有贡献的关键氨基酸残基。     

极端嗜热菌海栖热袍菌α-葡萄糖醛酸酶的高效表达和重组酶的纯化

α-葡萄糖醛酸酶作为木聚糖降解的限速酶之一,在木聚糖类半纤维素的生物转化中起着重要的作用。海栖热袍菌Thermotoga maritima是一个嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的极耐热性酶类具有非常可观的工业应用前景。但热袍菌属Thermotoga的基因在大肠杆菌中的表达一般较困难。研究了T. maritima中的极耐热性α葡萄糖醛酸酶基因在大肠杆菌不同菌株中的表达水平及纯化技术。结果表明,稀有密码子AGA、AGG和AUA限制了该基因在大肠杆菌中的表达,在大肠杆菌BL21-CodonPlus(DE3)RIL可得到高效表达,重组蛋白表达量达20%,比酶活比野生菌株提高5倍;重组蛋白经热处理和金属Ni²⁺的亲和层析提纯后,达到了电泳纯,提纯倍数为5.1倍,收率为55.1%。对重组菌诱导表达条件的研究表明,营养丰富的TB培养基有助于重组菌的生长, 重组菌生长至OD₆₀₀为0.7～0.8时添加IPTG诱导5h后重组蛋白的表达量最高。     

不同钾浓度培养条件对栖热菌TibetanG6菌株吸附铯的影响

研究了不同钾离子浓度培养体系下栖热菌TibetanG6菌株(Thermus sp. TibetanG6)对铯的吸附规律以及pH和钠离子对吸附的影响. 结果表明, 不同钾离子浓度培养条件在TibetanG6菌株对铯的吸附过程中扮演了重要的角色, 由培养基中不加钾而诱导的钾缺失细胞对铯的吸附量(24 h)明显高于正常培养基中加过量钾产生的钾过量体系中的吸附量. 在不同的钾离子细胞中, pH和钠离子对菌体吸附铯产生了不同的影响. 菌体的红外光谱分析也表明: 菌株TibetanG6细胞对铯的吸附是一个动态平衡过程. 最后对pH和钠离子对铯吸附的作用机制进行了讨论.     

红色亚栖热菌TPS/TPP海藻糖合成途径中相关基因的克隆、表达及功能鉴定

通过构建红色亚栖热菌(Meiothermus ruberCBS-01)的基因组DNA文库,克隆得到该嗜热菌海藻糖合成途径中的磷酸海藻糖合成酶(TPS)和磷酸海藻糖磷酸酯酶(TPP)基因。以pET21a为表达载体,将磷酸海藻糖合成酶和磷酸海藻糖磷酸酯酶在大肠杆菌中进行表达并纯化,利用薄层层析的方法验证了这两个酶的活性。同时,本研究检测了红色亚栖热菌在各种环境压力下细胞内含物成分的变化情况,发现在高渗环境压力的诱导下,该菌会在胞内积累大量的6-磷酸海藻糖,而并非海藻糖,这为进一步研究TPS/TPP和TreS途径在细胞体内的作用奠定了基础。     

不同钾浓度培养条件对栖热菌TibetanG6菌株吸附铯的影响

研究了不同钾离子浓度培养体系下栖热菌TibetanG6菌株(Thermus sp. TibetanG6)对铯的吸附规律以及pH和钠离子对吸附的影响. 结果表明, 不同钾离子浓度培养条件在TibetanG6菌株对铯的吸附过程中扮演了重要的角色, 由培养基中不加钾而诱导的钾缺失细胞对铯的吸附量(24 h)明显高于正常培养基中加过量钾产生的钾过量体系中的吸附量. 在不同的钾离子细胞中, pH和钠离子对菌体吸附铯产生了不同的影响. 菌体的红外光谱分析也表明: 菌株TibetanG6细胞对铯的吸附是一个动态平衡过程. 最后对pH和钠离子对铯吸附的作用机制进行了讨论.