枯草杆菌碱性蛋白酶基因诱导表达载体的构建

以PCR方法扩增sacB基因的启动子-信号肽序列(称为sacR),将其与枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶的前肽-成熟酶基因连接后克隆入载体pUBH,构建了含碱性蛋白酶基因的分泌型诱导表达载体pUBS,将其转化枯草芽孢杆菌DB403后,获得基因工程菌DB403(pUBS)。碱性蛋白酶基因在sacR的调控和蔗糖的诱导下实现了表达分泌,获得了具生物学活性的碱性蛋白酶。     

β-半乳糖苷酶在枯草芽孢杆菌中的分泌表达

为检测本课题组构建的枯草芽孢杆菌分泌表达载体pGPST中启动子和信号肽的活性,将β-半乳糖苷酶基因插入表达载体的多克隆位点,构建含有β-半乳糖苷酶基因的重组质粒pGPST-lacZ,重组质粒转化枯草芽孢杆菌,分别测定液体培养基中上清液和菌体沉淀中β-半乳糖苷酶的活性。培养上清液中的酶活在22h达到峰值,约为26mU/mL,之后开始下降;菌体沉淀中的酶活在14h最高,达6mU/mL,而阴性对照pGPST没有检测到酶活性。结果表明分泌型表达载体中的启动子和信号肽具有较好的活性,能实现异源基因在枯草芽孢杆菌中的分泌表达。本试验为该表达载体的进一步研究和应用提供重要的数据资料,也为外源基因在枯草芽孢杆菌中的表达提供参考资料。该载体将在研究外源基因在枯草芽孢杆菌中表达发挥重要作用。     

金黄色葡萄球菌丝氨酸类蛋白酶B的表达及活性鉴定

目的:以金黄色葡萄球菌基因组DNA为基础,在枯草芽孢杆菌中得到具有剪切功能的金黄色葡萄球菌丝氨酸类蛋白酶B。方法:以金黄色葡萄球菌基因组DNA为模板,PCR扩增得到SplB基因,同源重组到表达载体pHTSHIS上,再转化枯草芽孢杆菌;优化诱导条件发酵枯草芽孢杆菌,离心后超滤浓缩上清液,再经镍柱分离纯化;利用SDS-PAGE、Lowry法对蛋白的相对分子质量、浓度等进行分析,对蛋白的酶切活性进行鉴定。结果:金黄色葡萄球菌基因组DNA经PCR扩增得到与预计大小相符的DNA片段,通过同源重组构建了表达载体pHTS-SplB-His;选取诱导前菌液D_(600nm)为2.0、IPTG浓度为0.5 mmol/L、诱导4 h的最优条件发酵枯草芽孢杆菌,表达大量金黄色葡萄球菌丝氨酸类蛋白酶B;蛋白浓缩后,经镍柱分离纯化得到纯度较高且具有剪切功能的金黄色葡萄球菌丝氨酸类蛋白酶B。结论:采用枯草芽孢杆菌进行发酵表达,可提高金黄色葡萄球菌丝氨酸类蛋白酶B的表达量,并且能够得到具有剪切功能的蛋白。本研究可为外源蛋白在枯草芽孢杆菌中的发酵技术提供重要参考。     

碱性β-甘露聚糖酶基因异源表达的研究

亚克隆的碱性β-甘露聚糖酶基因(man)来源于嗜碱芽孢杆菌N16-5,构建了大肠杆菌-枯草芽孢杆菌诱导型表达质粒pDG-man,在大肠杆菌JM109中获得了活性表达,经0.5 mmol/L的IPTG诱导后,可表达5 U/mL碱性β-甘露聚糖酶。重组大肠杆菌DE3-RIL(pDG-man)表达β-甘露聚糖酶水平是大肠杆菌JM109(pDG-man)的2倍。重组枯草芽孢杆菌WB600(pDG-man)可表达19.2 U/mL碱性β-甘露聚糖酶。     

以绿色荧光蛋白为报告基因的原核启动子检测体系构建

以质粒pMUTIN-GFP 扩增获得的目的gfp 基因为报告基因,将其克隆到大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭载体pBE2,构建成一个具有启动子活性检测功能的重组质粒pBE2-GFP .将组成型启动子P43和诱导型启动子Pspac克隆入pBE2-GFP ,得到重组表达载体pBE-GFP-P43和pBE-GFP-Pspac,转化至大肠杆菌和枯草芽孢杆菌.荧光显微镜检测GFP 蛋白的表达情况.结果 表明,2种不同类型的启动子均能在大肠杆菌BL21和枯草芽孢杆菌1A751中启动gfp 基因的表达.     

产单核细胞李斯特菌p60蛋白N端肽聚糖结合基序在枯草芽孢杆菌中的表达

目的:构建产单核细胞李斯特菌胞外蛋白p60的N端肽聚糖结合基序(p60-N)表达载体,实现其在枯草芽孢杆菌中的分泌表达。方法:将目标基因克隆到表达载体pHT43中获得重组载体pHT43-p60-N,转化枯草芽孢杆菌WB800N获得重组工程菌株WB800N/pHT43-p60-N,在此基础上考察IPTG浓度、培养基、表达时间和温度等条件对目标蛋白表达的影响。结果:p60-N蛋白可在枯草芽孢杆菌中分泌表达,与鼠李糖乳杆菌形成的革兰阳性增强基(GEM)颗粒特异性结合,具有与天然蛋白类似的生物学活性。用GB培养基,在37℃下,加入终浓度为0.2 mmol/L的IPTG诱导12~20 h,表达量提高到28 mg/L。结论:实现了p60蛋白N端基序在枯草芽孢杆菌中的分泌表达,为进一步研究以该蛋白为基础的细菌样颗粒疫苗奠定了基础。     

少根根霉脂肪酶基因在枯草芽孢杆菌中的诱导表达

利用PCR技术从少根根霉基因组中扩增出脂肪酶成熟肽基因ral,并从枯草芽孢杆菌基因组中扩增出sacB基因的启动子-信号序列(SacB);通过搭桥PCR将SacB序列与ral基因融合,并将该基因表达盒连接到枯草杆菌分泌表达载体pGJ103中构建了脂肪酶基因的诱导表达载体pGJ103-SacB-ral。将重组载体转化至枯草芽孢杆菌后,少根根霉脂肪酶成熟肽基因在SacB启动子-信号序列的调控和蔗糖的诱导下获得表达,产物分泌至胞外。     

植酸酶phyC基因表达载体的构建及其在E.coli中的表达

以phyC—PUC18-T为模板,扩增出枯草芽孢杆菌中性植酸酶phyC基因,克隆至T载体中,经酶切鉴定及序列测定后重组人谷胱甘肽S-转移酶融合表达载体pGEX-4T-1中,转化大肠杆菌JMl09,重组质粒在宿主JM109中有较好的稳定性,在无选择压力条件下传代45次基本保持稳定,0．1mM IPTG诱导后酶活测定结果表明,表达产物具有生物学活性。SDS—PAGE电泳结果显示出明显的特异性表达条带,相对分子量(Mr)为69kD,30℃诱导3h后,表达的目的蛋白量占菌体总蛋白的47．4％。     

地衣芽孢杆菌α—淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的诱导表达

采用PCR技术扩增了sacB基因的启动子-信号序列,并将扩增的序列重组进含地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因的质粒载体上构建了含α-淀粉酶基因的分泌型表达载体pSA60。将pSA60转化枯草芽孢杆菌QB1098后,α-淀粉酶基因在sacB基因启动子-信号序列的调控和蔗糖的诱导下获得表达,表达产物分泌至胞外。     

葡萄糖醛酸木聚糖酶在枯草芽孢杆菌中的表达及发酵条件优化

为了研究葡萄糖醛酸木聚糖酶在枯草芽孢杆菌中异源表达,笔者从枯草芽孢杆菌中克隆得到带有自身信号肽的葡萄糖醛酸木聚糖酶基因,将其构建到大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭质粒中,转化入枯草芽孢杆菌WB800,得到重组菌。通过发酵条件以及培养基成分优化,重组菌中葡萄糖醛酸木聚糖酶酶活达到76.0 U/mL,约为优化前产酶量的5.4倍。葡萄糖醛酸木聚糖酶在枯草芽孢杆菌中实现高效异源表达,为其进一步的实际应用奠定了基础。     

一种展示SARS冠状病毒受体结合区的重组枯草杆菌芽孢的制备及免疫原性分析

目的：利用枯草杆菌芽孢呈递技术制备表达SARS冠状病毒S蛋白受体结合区（RBD）的重组芽孢。方法：将枯草杆菌 CotB 基因构建到基因组整合质粒pDG1664中,再将 RBD 基因连接到 CotB 基因的下游,构建成重组质粒pDG1664-CotB-RBD,通过同源重组整合到PY-79枯草杆菌基因组中;利用红霉素抗性筛选重组菌并进行PCR和DNA测序鉴定,Western印迹鉴定重组菌芽孢表面RBD蛋白的表达情况;用表达RBD的重组芽孢以口服方式免疫小鼠,通过ELISA和流式细胞术检测重组芽孢的免疫原性。结果：制备出枯草杆菌基因组整合了RBD抗原基因的重组菌株RS1931,形成的重组芽孢表达相对分子质量约62×103的CotB-RBD融合蛋白;重组芽孢免疫的小鼠血清RBD抗原特异性IgG抗体滴度在末次免疫后2周可达1∶10880,重组芽孢初免后18周的小鼠脾细胞中IFN-γ＋CD4^＋、IL-4＋CD4^＋和IFN-γ＋CD8^＋T细胞比例上调,表明重组芽孢经口服免疫产生良好的体液免疫和细胞免疫应答。结论：针对SARS冠状病毒S蛋白RBD建立了枯草杆菌芽孢呈递技术方法,制备出在枯草杆菌芽孢表面稳定表达外源RBD蛋白的重组株,获得的重组芽孢具有良好的免疫原性,为开发芽孢呈递型SARS疫苗奠定了基础。     

枯草芽孢杆菌TM903嘌呤核苷磷酸化酶的纯化及酶学性质研究

目的：对枯草芽孢杆菌TM903嘌呤核苷磷酸化酶进行分离纯化及酶学性质研究。方法：经加热、硫酸铵盐析和SephadexG-100凝胶过滤,对枯草芽孢杆菌TM903中的嘌呤核苷磷酸化酶进行分离纯化,并对其酶学性质进行研究。结果：酶的最适反应温度为65℃,最适反应pH值为7．5,在30-50℃时热稳定性较好;K^＋对该酶有激活作用,而Na^＋、ca^＋、Mg^＋、Mn^＋等金属离子对该酶有抑制作用;Km值为2．11mmol／L,Vmax值为0．84mmol／（min·L）。结论：分离纯化了枯草芽孢杆菌TM903嘌呤核苷磷酸化酶,并研究了其酶学性质,为利巴韦林的发酵工艺优化提供了重要的酶学理论基础。     

枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中的分泌表达

目的:研制高效分泌表达枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶的毕赤酵母基因工程菌株。方法与结果:将优化设计的枯草芽孢杆菌MA139β-甘露聚糖酶基因用EcoRⅠ/XbaⅠ双酶切,克隆到诱导型表达载体pPICzαA中α因子信号肽编码序列的下游,转化大肠杆菌筛选重组质粒,转化毕赤酵母X-33感受态细胞,经Zeocin筛选,获得重组表达菌株X-33/mann。将重组菌株在10L全自动发酵罐中进行高密度发酵培养,甲醇诱导72h发酵活力达到2100U/mL。重组甘露聚糖酶的最适催化温度为40℃,最适催化pH值为6.0。结论:枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中获得了高效分泌表达,具有开发作为饲料添加剂的潜能。     

γ-谷氨酰基转肽酶（GGT）基因工程菌的构建及其发酵条件的初步研究

利用PCR技术以Bacillus subtilis SYU 20016基因组DNA为模板,扩增出1.8kb编码γ-谷氨酰基转肽酶的基因ggt,将其连接到温控表达载体pBV220,得到重组载体pBV220-ggt,重组载体在大肠杆菌JM109中得到表达。SDS-PAGE分析显示融合表达产物的分子量大小为65kD,同核酸序列测定所推导的值相符。对含有ggt的基因工程菌进行表达研究表明：发酵的培养温度为30℃,pH为7.2,装液量为20mL(在250mL的锥形瓶中)的条件下42℃诱导4h后,重组菌的γ-谷氨酰基转肽酶酶活力达到6U/mL,目前报道的非基因工程菌（枯草芽孢杆菌NX-2）酶活力最高仅为3.2U/mL。     

New type of pullulanase from Bacillus stearothermophilus and molecular cloning and expression of the gene in Bacillus subtilis.

A new type of pullulanase which mainly produced panose from pullulan was found in Bacillus stearothermophilus and purified. The enzyme can hydrolyze pullulan efficiently and only hydrolyzes a small amount of starch. When pullulan was used as a substrate, the main product was panose and small amounts of glucose and maltose were simultaneously produced. By using pTB522 as a vector plasmid, the enzyme gene was cloned and expressed in Bacillus subtilis. Since the enzyme from the recombinant plasmid carrier could convert pullulan into not only panose but also glucose and maltose, we concluded that these reactions were due to the single enzyme. The new pullulanase, with a molecular weight of 62,000, was fairly thermostable. The optimum temperature was 60 to 65 degrees C, and about 90% of the enzyme activity was retained even after treatment at 60 degrees C for 60 min. The optimum pH for the enzyme was 6.0.     

家蚕肠道枯草杆菌产蛋白酶的发酵条件与酶学性质

肠道微生物分泌的蛋白酶可促进家蚕对桑叶养分的消化吸收,枯草芽孢杆菌是家蚕肠道内一种重要的产蛋白酶菌株。为提高枯草芽孢杆菌蛋白酶的高效利用,对该菌株适宜发酵条件及酶学性质进行了研究。结果表明：各因素对枯草芽孢杆菌产酶活性影响的大小顺序依次为：pH值〉培养温度〉培养时间〉装液量;最适的产酶条件为：pH=7,培养温度：30 ℃,培养时间：36 h;对枯草芽孢杆菌产蛋白酶进行初步提纯后并研究得出该酶反应的最适pH 10.0,最适反应温度为：60 ℃;该酶为碱性蛋白酶、不耐高温、不耐酸,但在35 ℃条件下热稳定性较好。     

Cloning and characterization of purine nucleoside phosphorylase in Escherichia coli and subsequent ribavirin biosynthesis using immobilized recombinant cells

With improved enzymatic activity and easy accessibility, the recombinant purine nucleoside phosphorylase (PNPase) could be a very promising alternative for nucleoside biosynthesis. In our work, the deoD gene encoding PNPase was successfully cloned from Escherichia coli MG1665 and overexpressed in E. coli BL 21(DE3). After optimization of expression conditions including temperature, induction timing and isopropyl-thio-β-D-galactoside (IPTG) concentration, over 70% of expressed total protein was His-tagged PNPase, in the soluble and functional form. Followed assays indicated that the recombinant enzyme exhibited similar substrate specificity and pH preference as the wild type PNPase. Furthermore, the immobilization technology was applied to develop the possible application of recombinant enzyme. Agar from four different polymer carriers was selected as a suitable matrix for whole recombinant cell entrapment. Subsequent enzyme assays, kinetic analysis and stability evaluation of free and immobilized recombinant cells were compared. The results indicated that although the immobilization process reduced the substrate affinity and catalytic efficiency of recombinant cells, it could significantly enhance the stability and reusability of these cells. Finally, the immobilized whole cell biocatalyst was applied to produce ribavirin, as a model nucleoside synthesis reaction. The obtained relative high productivity of ribavirin and quick reaction time suggested the great potential and feasibility of immobilized PNPase in efficient and valuable industrial utilizations.     

粪产碱杆菌青霉素G酰化酶在枯草芽孢杆菌中的表达、纯化及其性质

利用PCR技术克隆了粪产碱杆菌 (Alcaligenesfaecalis,CICCAS1.76 7)青霉素G酰化酶 (pencillinGacylase ,PGA)基因 (GenBank登录号AF4 5 5 35 6 )。通过构建工程菌E .coli(pETAPGA) ,该酶在大肠杆菌中获得了表达 ,表达产物分泌到周质空间。进一步构建的工程菌B .subtilis (pMAPGA)和B .subtilis(pBAPGA)实现了该酶的胞外分泌表达。分泌表达的最高表达量为 6 5 3u/L ,比野生型A .faecalis表达量高 10 9倍。表达产物经硫酸铵分级沉淀和DEAE SepharoseCL 6B两步纯化 ,纯度提高 86倍 ,活力回收率达到 81% ,纯化后的PGA活力为 1.4 6 9u/mg。研究表明 ,PGA家族成员中只有粪产碱杆菌PGA和巨大芽孢杆菌PGA可以在枯草芽孢杆菌中分泌表达。与巨大芽孢杆菌PGA相比 ,粪产碱杆菌PGA的最适pH值为 8.0 ,最适温度为 6 0°C ,而且在有机溶剂中具有更强的稳定性。该酶在水相中具有较低的头孢氨苄合成活力。本研究为粪产碱杆菌PGA的获得提供了新的途径。     

长野芽孢杆菌普鲁兰酶基因在枯草芽孢杆菌中的表达及酶学性质研究

根据NCBI上报道的基因序列设计引物,以长野芽孢杆菌(Bacillus naganoensis)ATCC53909的染色体DNA为模板,PCR扩增普鲁兰酶编码基因pulB。将此基因与表达载体pWB980连接构建重组质粒pWB-pulB,并转化枯草芽孢杆菌WB600。SDS-PAGE结果显示,在100 kD处有特异性条带,经测定重组转化子粗酶液酶活力达10.94 U/mL。酶学性质分析表明,其最适反应温度为60℃,最适反应pH为5.0,且在温度30-60℃及pH4.0-6.0范围内稳定,适合淀粉加工行业的应用。     

Expression, purification, and characterization of recombinant purine nucleoside phosphorylase from Escherichia coli.

Recombinant purine nucleoside phosphorylase (PNPase) from Escherichia coli was prepared in high yield in order to facilitate its use in coupled assays to measure the kinetics of phosphate-liberating enzymes. The E. coli enzyme was overexpressed in E. coli by inserting the genomic fragment containing the deoD gene downstream of the isopropyl beta-d-thiogalactoside-inducible promotor of pSE380 expression vector. The recombinant protein was purified to approximately 90% homogeneity and with a yield of approximately 9000 units of activity/L of culture, using an efficient one-column procedure. A continuous spectrophotometric assay coupling P(i) release to the phosphorolysis of the nucleoside analogue 7-methylinosine (m(7)Ino) was recently described. Here, we report the steady-state kinetic parameters of the recombinant E. coli PNPase catalyzed reaction with m(7)Ino and P(i) as substrates and compare these parameters with those of a bacterial PNPase commercially available for use in coupled assays. Under the assay conditions described, the recombinant E. coli protein is active at higher pH values and is stable up to a temperature of approximately 55 degrees C and following multiple freeze-thaw cycles. It is activated by high ionic strength but loses some activity following dialysis or concentration under pressure. Finally, a new procedure for the synthesis of m(7)Ino from inosine is described which is safe and cost effective, making the use of this methylated nucleoside in PNPase-coupled P(i) assays more attractive.