利用重组大肠杆菌产聚-4-羟基丁酸的研究*

重组大肠杆菌 E.coli XL-1 Blue（pKSSE5.3）携带Ralstonia　eutropha　H16的 PHA聚合酶基因（phaC）和Clostridium kluyveri的4-羟基丁酸:CoA转移酶基因（orfZ）,可以利用葡萄糖和4-羟基丁酸为碳源合成均聚的聚-4-羟基丁酸[P（4HB）]。优化培养基和培养条件后,进行了补料分批培养。结果表明,经68h左右培养,E.coli XL-1 Blue（pKSSE5.3）的发酵液中菌体干重     

利用重组大肠杆菌产聚-4-羟基T酸的研究

重组大肠杆菌E.coli XL-1 Blue(pKSSE5.3）携带Ralstonia eutropha H16的PHA聚合酶基因（phaC）和Clostridium kluyveri的4-羟基丁酸：CoA转移酶基因（orfZ）,可以利用葡萄糖和4-羧基丁酸为碳源合成均聚的聚4-羧基丁酸[P(4HB)]。优化培养基和培养条件后,进行了补料分批培养。结果表明,经68h左右培养,E.coli XL-1 Blue(pKSSE5.3）的发酵液中菌体干重达13g/L,P(4HB）的密度达5g/L,P（4HB）百分含量为36%。从收获的冻干细胞中提纯得到40g均聚的P(4HB）,为进一步分析检测P（4HB）生物、理化、加工特性及其应用价值成为可能。     

以葡萄糖为唯一碳源合成聚-4-羟基丁酸的重组大肠杆菌的构建

为实现重组大肠杆菌以葡萄糖为唯一碳源合成均聚的P( 4HB) ,PCR扩增大肠杆菌编码谷氨酸:琥珀酰半缩醛转氨基酶基因(gabT) ,谷氨酸脱羧酶基因(gadA)以及富养罗尔斯通氏菌(Ralstoniaeutropha)H16的4_羟基丁酸脱氢酶基因(gadB) ,并组装到携带富养罗尔斯通氏菌(Ralstoniaeutropha)H16的PHA聚合酶基因(phaC)和克氏梭菌(Clostridiumkluyveri)中编码4_羟基丁酸:CoA转移酶基因(orfZ)的重组质粒pKESS5 3上,形成一个大的操纵元。携带重组质粒的大肠杆菌获得从三羧酸循环的中间物———α_酮戊二酸到P( 4HB)的代谢途径。结果表明,重组大肠杆菌可以以葡萄糖为唯一碳源合成均聚的P( 4HB) ,当向以葡萄糖为唯一碳源的无机培养基添加蛋白胨、酵母提取物、酪蛋白水解物时,P( 4HB)的含量可以高达菌体干重的30 %。     

以甘油为底物利用重组大肠杆菌生产聚3-羟基丙酸

【目的】解决前期研究中所构建的以甘油为底物合成聚3-羟基丙酸(P3HP)的代谢途径中存在两个主要的问题——细胞内还原力不平衡和质粒丢失,以提高P3HP的产量。【方法】克隆来源于肺炎克雷伯氏菌的1,3-丙二醇(1,3-PDO)氧化还原酶基因,构建P3HP和1,3-PDO联产的菌株,解决细胞内还原力不平衡的问题。利用自杀性载体系统介导的同源重组技术,将甘油脱水酶及其激活因子的基因整合到大肠杆菌基因组中,提高质粒的稳定性。同时,对发酵条件进行优化。【结果】菌种改造和发酵条件优化显著提高了P3HP产量,在摇瓶条件下到达2.7 g/L,比以前的报道提高2倍,并可同时得到2.4 g/L 1,3-PDO。【结论】该重组大肠杆菌合成P3HP的产量得到提高,具有较好的工业化生产前景。     

重组大肠杆菌合成聚(3-巯基丙酸)和聚(3-羟基丁酸-3-巯基丙酸)的研究

利用Clostridium acetobutylicum的丁酸激酶基因 (buk) 和磷酸转丁酰基酶基因(ptb),以及Thiocapsa pfennigii的PHA合成酶基因,设计了一条能够合成多种聚羟基烷酸的代谢途径,用构建的质粒转化大肠杆菌,获得了重组大肠杆菌菌株.前期的研究表明,在合适的前体物条件下,该重组大肠杆菌能够合成包括聚羟基丁酸、聚(羟基丁酸-戊酸)等多种生物聚酯[Liu and Steinbüchel, Appl. Environ. Microbiol. 66739-743].利用该重组大肠杆菌,通过生物催化作用合成了3-巯基丙酸的同型共聚酯,同时利用该重组大肠杆菌还获得了含3-巯基丙酸单体的多种异型共聚物.实验首先研究了3-巯基丙酸对大肠杆菌生长的影响,在此基础上优化了培养过程中添加3-巯基丙酸的时机和浓度,结果表明,在实验的条件下,细胞合成聚(3-巯基丙酸)可达6.7%(占细胞干重),合成聚(3-羟基丁酸-3-巯基丙酸)(分子中3-巯基丙酸3-羟基丁酸=31)可达24.3%.实验进一步研究了同时或分别表达以上3个基因的重组大肠杆菌合成聚合物的能力,结果表明只有当3个基因同时表达时才能合成聚合物,说明3个基因对合成过程是必须的,从而表明了合成途径是按照设计的路线进行的.还通过GC/MS、GPC、IR等手段对合成的化合物进行了定性的研究.聚(3-巯基丙酸)或聚(3-羟基丁酸-3-巯基丙酸)等聚酯属于一类新型生物聚合物,它在分子骨架中含有硫酯键,不同于聚羟基烷酸酯的氧酯键,从而具有显著不同的物理、化学、光学等性质和具有重要的潜在应用价值.     

骨髓间充质干细胞与聚3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯生物材料共培养细胞补片的初步研究

目的:研究聚3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯[P(3HB-co-4HB)]这种新型高分子材料与骨髓间充质干细胞(BMSCs)共培养,观察材料对干细胞的存活及增殖的影响,形成细胞补片的效果;从而找到一种适合BMSCs生长、增殖的高分子生物材料,作为治疗心肌梗死,软骨损伤等多种组织损伤疾病的修复方法之一。方法:取清洁级雄性健康BSL-C57小鼠作为实验对象,通过分离培养获得小鼠BMSCs,并进行流式细胞仪鉴定表面标志物。BMSCs培养至5代后,将BMSCs与P(3HB-co-4HB)制成的生物材料薄膜共培养,24h后固定进行电镜扫描,并用DAPI荧光染料染色处理,在荧光显微镜下观察并进行细胞计数,并描绘生长曲线。结果:BMSCs流式细胞术鉴定:CD34、CD45阴性,CD90弱阳性,CD73阳性。扫描电镜下,P(3HB-co-4HB)材料与BMSCs共培养形成的细胞补片,其表面细胞数量多,细胞状态正常。荧光显微镜下,对其细胞补片表面的细胞进行计数,并绘制生长曲线,显示表面细胞有逐渐增多的趋势。结论:P(3HB-co-4HB)材料与BMSCs共培养制成的细胞补片表面有细胞存活及增殖,由于P(3HB-co-4HB)材料本身具有良好的生物组织相容性及可降解等性质,所以该新型高分子材料可以作为干细胞治疗多种疾病的支架材料之一。     

重组大肠杆菌合成聚（3-巯基丙酸）和聚（3-羟基丁酸-3-巯基丙酸）的研究

利用Clostridium acetobutylicum的丁酸激酶基因 (buk) 和磷酸转丁酰基酶基因(ptb),以及Thiocapsa pfennigii的PHA合成酶基因,设计了一条能够合成多种聚羟基烷酸的代谢途径,用构建的质粒转化大肠杆菌,获得了重组大肠杆菌菌株。前期的研究表明,在合适的前体物条件下,该重组大肠杆菌能够合成包括聚羟基丁酸、聚（羟基丁酸戊酸）等多种生物聚酯［Liu and Steinbüchel, Appl. Environ. Microbiol. 66:739743］。利用该重组大肠杆菌,通过生物催化作用合成了3巯基丙酸的同型共聚酯,同时利用该重组大肠杆菌还获得了含3-巯基丙酸单体的多种异型共聚物。实验首先研究了3巯基丙酸对大肠杆菌生长的影响,在此基础上优化了培养过程中添加3-巯基丙酸的时机和浓度,结果表明,在实验的条件下,细胞合成聚（3-巯基丙酸）可达6.7%(占细胞干重),合成聚（3-羟基丁酸—3-巯基丙酸）（分子中3-巯基丙酸:3-羟基丁酸=3:1）可达24.3%。实验进一步研究了同时或分别表达以上3个基因的重组大肠杆菌合成聚合物的能力,结果表明只有当3个基因同时表达时才能合成聚合物,说明3个基因对合成过程是必须的,从而表明了合成途径是按照设计的路线进行的。还通过GC/MS、GPC、IR等手段对合成的化合物进行了定性的研究。聚（3-巯基丙酸）或聚（3-羟基丁酸-3-巯基丙酸）等聚酯属于一类新型生物聚合物,它在分子骨架中含有硫酯键,不同于聚羟基烷酸酯的氧酯键,从而具有显著不同的物理、化学、光学等性质和具有重要的潜在应用价值。     

利用基因工程菌VGl(pTUl4)产聚β-羟基丁酸酯的研究

本文对透明颤菌血红蛋白基因（ｖｇｂ）和λ噬菌体解基因（Ｓ＾－ＲＲｚ）在不同突破主大肠杆菌中的外源表达及其在聚β－羟基丁酸酯（ＰＨＢ）生产中的应用进行了研究。实验结果表明,同时携带ｖｇｂ、Ｓ＾－ＲＲｚ和ｐｈｂＣＡＢ三种基因的产ＰＨＢ基因工程菌ＶＧ１（ｐＴＵ１４）,经过８２ｈ的摇瓶补料分批培养。菌体浓度可以高达２５．９ｇ／Ｌ,ＰＨＢ百分含量则可在５２ｈ时达到９５％以上;此外,该菌株不仅可以实现摇瓶高密     

利用葡萄糖发酵产聚β—羟基丁酸菌株的选育

采用常规紫外线诱变处理真养产碱杆菌Ｈ１６,获得高效利用葡萄糖产聚β－羟基丁酸的突变株,摇瓶发酵试验证明,突变株耐糖程度及其程度及其积累ＰＨＢ的能力均优于亲株Ｈ１６。ＰＨＢ积累量达１０ｇ／Ｌ以上。     

高效启动子在微生物生产4-羟基丁酸中的应用

4-羟基丁酸(4HB)是一种精神类药物,还可用于合成聚-4-羟基丁酸酯(P4HB)、聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P3HB4HB)等聚合物。在醇脱氢酶(DhaT)和醛脱氢酶(AldD)的共同作用下,1,4-丁二醇(BD)可转化为4-羟基丁酸。通过引入T7和PRe两种高效启动子,加强了dhaT和aldD基因的表达,促进合成4-羟基丁酸的反应进行。同时还研究了底物1,4-丁二醇的浓度对4HB生产的影响。结果表明:提供10 g/L的1,4-丁二醇,受PRe启动子调控的重组菌A.hydrophila 4AK4(pZQ01)可生产6.00 g/L的4-羟基丁酸,比对照组提高43.20%;而受T7启动子调控的重组菌A.hydrophila 4AK4(pZQ04)可生产4.87 g/L 4-羟基丁酸,比对照组提高16.23%。意味着T7和PRe这两种启动子确实发挥了提高基因表达水平的作用,加速了4-羟基丁酸的生物合成。     

乙酸积累对基因工程菌培养的影响及与培养基pH的关系

在rIL-2工程菌K_(802)(pLY—4)高密度培养中,发现培养液中有大量代谢副产物乙酸积累,乙酸的存在对工程菌的生长和产物的表达均有明显的抑制作用,这种抑制作用是制约工程菌高密度培养的重要因素。为了减小这种抑制作用,初步研究了培养基pH与乙酸抑制作用的关系,发现适当提高培养基pH值,能减小乙酸的抑制作用;高密度培养时,提高培养基的pH后,虽然仍有大量乙酸积累,但产物的表达水平和菌密度都有提高。     

Production of poly(4-hydroxybutyric acid) by fed-batch cultures of recombinant strains of Escherichia coli

A recombinant strain of Escherichia coli was used to produce poly(4-hydroxybutyric acid), P(4HB), homopolyester by fed-batch culture in M9 mineral salts medium containing glucose and 4-hydroxybutyric acid as carbon sources. The final cell dry weight, P(4HB) concentration and P(4HB) content were 12.6 g/l, 4.4 g/l, and 36% of cell dry weight, respectively, in a 27-l stirred and aerated fermenter after 60 h of fed-batch fermentation at constant pH.     

乙酸对重组大肠杆菌生长及个源基因表达的影响

在重组基因工程菌ＤＨ５α（ＰＧ－ＦＧＦ）的高密度培养过程中,发现培养液中有大量代谢副产物－乙酸的产生和积累,乙酸的存在抑制了工程菌的生长及外源的表达。研究民乙酸在Ｍ９培养基中对工程菌ＤＨ５α（ＰＧ－ＦＧＦ）及生长外源基因表达的影响。结果表明,乙酸的存在不仅导致重组菌生长速率的降低及延迟期的增长,而且对外源基因产物的表达具有强烈的抑制作用,这为该工程菌的高密度培养及外源基因产物的高表达打下了基础。     

高产稳产聚羟基烷酸的重组大肠杆菌的构建

重组大肠杆菌Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉＨＭＳ１７４（ｐＴＺ１８ＵＰＨＢ） 含有携带聚羟基烷酸（ＰＨＡ） 合成基因（ ｐｈａＣＡＢ）＊＊ 的质粒ｐＴＺ１８ＵＰＨＢ,是很有潜力的ＰＨＡ 生产菌,但存在着质粒不稳定和不能合成３羟基丁酸（３ＨＢ） 与３羟基戊酸（３ＨＶ） 共聚物［Ｐ（３ＨＢｃｏ３ＨＶ）］ 的缺陷。将ＲＫ２ 质粒上的ｐａｒ ＤＥ 基因引入ｐＴＺ１８ＵＰＨＢ 构成质粒ｐＪＭＣ２ ,该质粒可以在宿主Ｅ．ＣｏｌｉＨＭＳ１７４ 中稳定遗传。将培养基中的磷酸盐浓度降至１８ ｍ ｍｏｌ／Ｌ,发现Ｅ．Ｃｏｌｉ ＨＭＳ１７４（ｐＪＭＣ２） 能够以丙酸为前体合成Ｐ（３ＨＢｃｏ３ＨＶ） ,其中３ＨＶ 在共聚物中的含量为５ ％ ～８ ％ 。在５Ｌ自动发酵罐中分批补料培养Ｅ．Ｃｏｌｉ ＨＭＳ１７４（ｐＪＭＣ２） ,培养基初始磷酸盐浓度为１５ ｍ ｍｏｌ／Ｌ,３０ ｈ 后每升培养液中干菌体可达４２－５ ｇ,Ｐ（３ＨＢｃｏ３ＨＶ） 占干重的７０ ％ ,其中３ＨＶ 在共聚物中的含量为４－９ ％ 。     

大肠杆菌发酵重组人白细胞介素—2的高密度表达

利用美国NBS公司BibFloⅢ型发酵罐,采用连续流加的方法培养能表达IL-2的E．coli,结果细菌温重达100g／L发酵液,IL－2活性达1．52×1010U／L发酵液。     

PRODUCTION OF 7-DEOXY-OKADAIC ACID BY A NEW CALEDONIAN STRAIN OF PROROCENTRUM LIMA (DINOPHYCEAE)

7-Deoxy-okadaic acid and okadaic acid were identified as the major diarrhetic shellfish poisoning (DSP) toxins produced by a New Caledonian strain of Prorocentrum lima Ehrenberg. Dinophysistoxin-1 was not produced by this strain. The cellular concentrations of 7-deoxy-okadaic acid were about one tenth that of okadaic acid and were maximal (∼1.4 pg·cell ^{− 1}) during the stationary growth phase of batch culture. Autolytic hydrolysis of cell extracts did not increase the concentrations of 7-deoxy-okadaic acid, whereas okadaic acid production increased more than 4-fold, indicating that 7-deoxy-okadaic acid, unlike okadaic acid, is not directly derived from large sulfated precursors. 7-Deoxy-okadaic acid could be detected by liquid chromatography-selected reaction monitoring mass spectrometry, HPLC-fluorescence detection after derivatization with 9-anthryldiazomethane (ADAM), and inhibition of protein phosphatases. The solvent washes currently used for solid-phase clean-up of ADAM-derivatized DSP samples elute derivatized 7-deoxy-okadaic acid, indicating that the current sample clean-up protocol for HPLC-fluorescence detection would miss any contamination by this toxin.     

生物可降解微球作为乙型肝炎基因免疫佐剂的研究

探讨生物可降解微球对基因免疫的增强作用。采用有机溶剂蒸发法制备聚乳酸聚乙醇酸共聚 物（ＰＬＧＡ）微球,构建含有乙型肝炎病毒表面抗原Ｓ基因的ｐＲＣ－ＣＭＶ真核表达载体,用微球与基因 载体共孵育法制备其混合物。肌肉注射免疫Ｂａｌｂ／ｃ小鼠。结果表明：微球注射组的血清抗体滴度达到 ｌ：１６００,其效果与乙型肝炎病毒表面抗原加铝佐剂注射组相近,而裸ＤＮＡ注射组没有反应。说明了 生物可降解微球可显著的提高基因免疫的免疫反应。