瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅲ基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

采用刚果红染色法从瑞氏木霉cDNA文库中分离到一株具有CMCase活性的阳性克隆 ,测序结果显示该基因所编码的蛋白质为瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅲ (EGⅢ )。对重组酿酒酵母所产生的EGⅢ进行了酶学性质分析 ,其最适pH为 5 0 ,最适温度为 60℃。检测了酿酒酵母蛋白质分泌系统组分SSO2和SEB1对EGⅢ分泌的影响。结果表明 ,在可过量表达蛋白质分泌系统组分SSO2的酿酒酵母H837中 ,EGⅢ的分泌量最高。由此分析 ,酿酒酵母SSO2蛋白可能在EGⅢ的分泌中 ,是一个限速步骤。通过PCR方法删除EGⅢ基因 5′端非翻译区的 98bp核苷酸序列使EGⅢ表达量提高了 5 3倍。这提示我们 ,瑞氏木霉的EGⅢ基因在酿酒酵母细胞中表达时 ,其mRNA 5′端先导序列中可能存在影响该基因表达水平的调控序列。     

高效表达内切葡聚糖酶酿酒酵母工程菌的构建

内切葡聚糖酶 (EG) 是纤维素酶的重要组分,在纤维素降解酶系中发辉重要作用。由于天然微生物来源的内切葡聚糖酶产量低,极大地制约了其生产和应用,所以对内切葡聚糖酶进行高效异源表达是解决这一问题的有效途径。为了获得高效内切葡聚糖酶酿酒酵母工程菌,本研究从纤维梭菌中克隆了内切葡聚糖酶 (EG) 基因,全长1 996 bp,编码440个氨基酸,并与来源于酿酒酵母的PGK启动子序列、来源于pPIC9K质粒的α-信号肽序列以及来源于pSH65质粒的CYC1终止子序列通过重叠延伸PCR法构建完整表达盒 (PαEGC),通过整合rDNA的方法构建内切葡聚糖酶酿酒酵母的表达载体,在酿酒酵母中进行内切葡聚糖酶的随机多拷贝表达。利用微滴数字PCR鉴定内切葡聚糖酶拷贝数,并探索拷贝数与蛋白表达量之间的关系。通过rDNA整合法获得了拷贝数为1、3、4、7、9、11、15、16、19、21、22、23的内切葡聚糖酶酿酒酵母工程菌,结果表明当拷贝数为15时,酶活性最高,为351 U/mL。本研究成功构建了内切葡聚糖酶酿酒酵母工程菌,为其他工业酶异源高效表达提供参考和借鉴。     

细菌的β-1,4一内切葡聚糖酶基因在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中的表达

将大肠杆菌质粒pA2含气单孢菌（Aromonds.sp.212）的β-1,4-内切葡聚糖酶基因直接连干大肠杆菌／酵母菌穿梭载体pVC727组建成重组质粒,质粒PVC含强启动子。首先,通过菌落染色方法和Congo－Red染色方法筛选到大肠杆菌DH5α转化子,然后以重组质粒转化酿酒酵母BJ1991并得到表达。最后,对酶反应的最适pH和适宜温度进行了测定。     

枯草杆菌内切葡聚糖酶基因的克隆及表达

以质粒Ｐｕｃ１８为载体,从枯草杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＤＢ１０４基因组中克隆到一个内切葡聚糖酶基因。限制酶切分析表明重组质粒中的插入片段为３.５ｋｂ,其中各含有一个ＥｃｏＲＩ,ＨｉｎｄⅢ和ＰｖｕⅡ位点。该插入片段含有一完整的内切葡聚糖酶基因,其自身启动子能被大肠杆菌转录系统所识别。当加入ｌａｃＺα基因启动子的诱导物ＩＰＴＧ后,内切葡聚糖酶表达量提高２.８倍。加入０.５％葡萄糖能抑制该基因的表达。该基因在大肠杆菌ＤＨ５αＦ′中表达的内切葡聚糖酶分布为：胞外６７.３％,胞间周质３.９％,胞内２８.８％。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交证实了该插入片段来自供体菌Ｂ．ＳｕｂｔｉｌｉｓＤＢ１０４。     

内切葡聚糖酶基因在巨大芽孢杆菌中的表达及其酶学性质研究

通过PCR方法将已克隆的内切葡聚糖酶基因(GenBank No. DQ782954)信号肽编码序列去除, 然后与表达载体pHIS1525连接后转化大肠杆菌DH5a, 筛选出阳性转化子DH5 a -pHIS1525-G7并提取质粒进一步转化巨大芽孢杆菌WH320原生质体, 获得基因工程菌WH320-pHIS1525-G7。刚果红染色和SDS-PAGE分析表明该基因在巨大芽孢杆菌中得到了有效表达。基因工程菌经优化培养后, 胞外上清液中的酶活力可达889 U, 是出发菌株(即枯草芽孢杆菌C-36)的11.22倍。酶学性质研究表明: 该酶的最适反应温度与pH值分别为65℃与pH 6.0, 在pH 4.5~10.0范围内50℃保温30 min可保持在最高酶活的80%以上。     

白蚁内切-β—1，4-葡聚糖酶基因的克隆、表达、纯化及酶学性质的研究

提取了台湾家白蚁总RNA并反转录获得eDNA,PCR扩增出白蚁内切葡聚糖酶的基因,并将目的基因分别克隆到大肠杆菌和酿酒酵母载体中,构建了产内切-β-1,4-葡聚糖酶的基因工程菌。由于大肠杆菌会有少量的泄漏表达,而所用的酿酒酵母表达载体是本实验室构建带有INU信号肽的表达载体,故都可采用刚果红平板染色法筛选具有羧甲基纤维素酶（CMCase）活性的重组转化子。利用金属镍亲和层析对大肠杆菌表达的内切-β-1,4-葡聚糖酶进行纯化,CMC酶活检测显示纯化酶的最适温度和最适pH值分别为42℃、6．5;内切-β-1,4-葡聚糖酶的Vmax为0．071mg／mL·min,Km值为80．2712mg／mL。     

黑曲霉（Aspergillus niger）纤维素酶系中内切β—葡聚糖酶性质的研究

对黑曲霉菌株Ｗ２５纤维素酶系中内切β－萄聚糖酶组分的性质进行了研究。Ⅰ－２ａ,Ⅰ－２ｂ,Ⅰ－２ｃ,Ⅰ－２ｄ,Ⅱａ,Ⅱｂ,和Ⅲａ的最适ｐＨ分别为５．５,５．５,５．０,５．５,５．０,５．５和５．５;均在ｐＨ２．０－７．０之间稳定,最适温度分别为５０,５０,５５,５５,５５和６０℃;保温１小时的半失活温度ｔ１／２分别为４９、６１、６３、５２、５７、４７和６７℃。ＳＤＳ－凝胶电脉法测得Ⅰ－２ａ,Ⅰ－２     

黄秋葵果实老化与内切葡聚糖酶基因的关系分析

黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)果实极易老化,采收期和货架期都极短,为研究黄秋葵老化的机理,该文通过实验测定了黄秋葵果实发育过程中和采后纤维素含量变化,显微镜观察了细胞纤维素组织结构变化.黄秋葵果实老化过程中纤维素含量大量增加,细胞内纤维组织增多,推测纤维素增加是黄秋葵果实老化的主导因素.植物内切...     

内切葡聚糖酶产生菌的分离、筛选和识别

采用6种培养基对淡水水库、反刍动物粪便和植物组织共3种环境来源的110份样品进行微生物纯培养物的分离、培养,获得414株细菌纯培养物,其中171株来源于淡水水库环境,70株来源于反刍动物粪便,173株来源于植物内生环境.以羟甲基纤维素钠(CMC-Na)作为唯一碳源对新分离菌株进行内切葡聚糖酶活性筛选,在活性初筛中获得阳性菌197株,复筛验证确认149株为内切葡聚糖酶产生菌.通过16S rRNA基因序列分析初步确定了具内切葡聚糖酶活性菌株的分类学信息,其中64株产酶活性菌株来源于淡水水库环境,归属于10个科的11个属,19株活性菌株来源于反刍动物粪便,归属于10个科的10个属,66株活性菌株来源于植物内生环境,归属于16个科的19个属.实验表明在纤维素储备丰富的自然环境中,具内切葡聚糖酶活性的细菌资源丰富多样,值得进一步深入研究.     

三七内切-β-1,4-葡聚糖酶基因PnCel1的表达及功能分析

内切-β-1,4-葡聚糖酶(endo-1,4-β-glucanases,EGases)广泛参与植物细胞壁的编辑,在组织伸长、果实成熟和脱落等过程中起重要作用。该研究采用RT-PCR方法,从三七(Panax notoginseng)中克隆了1个EGases基因(PnCel1),并对其进行表达和功能分析。结果显示:(1)外源茉莉酸甲酯、水杨酸、赤霉素、脱落酸和乙烯利处理显著诱导PnCel1的表达,而根腐病菌茄腐镰刀菌(Fusarium solani)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)以及交链格孢(Alternaria alternata)、木贼镰刀菌(Fusarium equiseti)侵染三七后显著抑制PnCel1的表达。(2)亚细胞定位分析表明,PnCel1-GFP融合蛋白定位于洋葱表皮细胞的细胞壁中。(3)采用染色体步移技术克隆出PnCel1的启动子序列[(-1)~(-828)bp],进而成功构建PnCel1启动子驱动的β-葡萄糖醛酸酶植物表达载体(pBI121-PPnCel1-GUS)并转入烟草(Nicotiana tabacum L.),经PCR筛选鉴定获得阳性转基因烟草7株。(4)GUS活性检测结果表明,5种植物激素能诱导PnCel1的启动子活性,但茄腐镰刀菌等4种病原菌侵染明显降低了PnCel1启动子的转录活性,且PnCel1启动子受三七WRKY转录因子PnWRKY5/9/12/15/27的负调控。(5)PnCel1过表达转基因烟草与野生型烟草相比,对茄腐镰刀菌的易感性增加,木质素含量降低,表明PnCel1可能参与改变细胞壁的结构。研究表明,植物激素能上调三七根中PnCel1的表达,而病原菌侵染降低了PnCel1的表达水平,并抑制PPnCel1的活性,推测三七PnCel1可能通过改变细胞壁结构而增加三七对根腐病菌的易感性。     

长足大竹象内切葡聚糖酶最适反应条件的确定及其关键基因的筛选

【目的】本研究旨在阐明长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti内切葡聚糖酶最适反应条件,并挖掘长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因。【方法】采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法,设置以羧甲基纤维素钠(MC)为反应底物的单因素和正交优化试验测定内切葡聚糖酶反应的最适条件。通过对长足大竹象发育转录组内切葡聚糖酶编码基因进行生物信息学分析,并将基因表达量与酶活性数据进行关联分析,筛选出发育时期中关键内切葡聚糖酶基因,采用实时荧光定量PCR对不同发育时期长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因表达量进行验证确定。【结果】研究表明,长足大竹象成虫内切葡聚糖酶的最适反应条件为：温度45℃,pH 5.6,底物浓度2%,酶比活力59.85 U/mg(雌)和52.87 U/mg(雄);幼虫内切葡聚糖酶的最适反应条件为：温度35℃,pH 4.8,底物浓度2％,酶比活力38.34 U/mg。筛选出长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因c64192_g1和c57057_g1。实时荧光定量PCR结果表明c64192_g1和c57507_g1基因在成虫时期表达量高于幼虫。【结论】长足大竹象雌雄成虫的内切葡聚糖酶比活力均高于幼虫,存在两个影响内切葡聚糖酶活性的关键基因c64192_g1和c57507_g1。这些研究成果丰富了内切葡聚糖酶来源,并为长足大竹象内切葡聚糖酶异源表达提供数据参考,进而为木质纤维素预处理和生物质能源的开发利用奠定理论基础。     

瑞氏木霉内切葡聚糖酶基因在工业啤酒酵母中的整合和表达

用PCR合成的瑞氏木霉（T.reesei）β-内切葡聚糖酶Ⅰ（EGⅠ）的cDNA, 构建了由酵母醇脱氢酶 （ADH1）启动子和终止子引导表达、β-内切葡聚糖酶自身信号肽序列引导分泌、由酵母rDNA序列引导同源整合的酵母YIP型β-内切葡聚糖酶表达分泌质粒pA15PET。采用pA15PET与酵母YEP型G418抗性表达质粒的共转化,将EGⅠ表达单元整合到已整合有α-乙酰乳酸脱羧酶（α-ALDC）表达单元的啤酒酵母工程菌BE9711的染色体rDNA序列中,获得同时表达胞内α-ALDC和胞外β-内切葡聚糖酶的啤酒酵母工程菌。     

野油菜黄单胞菌S—152遗传转移系统的建立及外源性内切葡聚糖酶基因在其体内的表达

通过细胞接合的方式将广宿主质粒pRK404、pKT230和RP4分别转入野油菜黄单胞菌S-152中,其转移频率均在10-4数量级上,从而建立起了S—152的转移系统．用同法将由载体质粒pRK404和白纹黄单胞菌XAI-1的CMC酶基因构成的重组质粒pND82转入到S－152中共得到了表达,使S—152（pND82）的胞内CMC酶酶活比出发菌株S-152提高了1倍．     

内切葡聚糖酶高产菌株的诱变选育

【目的】建立里氏木霉(Trichoderma reesei)高产突变菌株的快速筛选方法,选育出高产内切葡聚糖酶的突变株。【方法】对里氏木霉T306菌株的初筛培养基进行优化,建立快速筛选方法;通过紫外诱变手段选育内切葡聚糖酶高产突变菌株,并对突变菌株的产酶培养基进行优化。【结果】在初筛培养基中添加浓度为0.1%(W/V)的乳糖、蛋白胨及脱氧胆酸钠有利于菌株的筛选。诱变后筛选出菌落形态发生明显变化的内切葡聚糖酶高产突变株0516,其羧甲基纤维素酶活力(CMC酶)较出发菌株提高了38.9%。其产酶培养基经优化后,得到最适碳、氮源分别为:乳糖1.50%、硫酸铵0.14%、尿素0.05%、蛋白胨0.10%,优化后CMC酶活力达64.2 U/mL,较优化前提高了2.3倍。【结论】建立了里氏木霉高产突变菌株的快速筛选方法,通过紫外诱变育种获得了产内切葡聚糖酶能力高且遗传稳定的突变株0516。     

黑曲霉(Aspergillus niger)纤维素酶系中内切β-葡聚糖酶性质的研究

对黑曲霉菌株W 25纤维素酶系中内切β-葡聚糖酶组分(1-2a、1-2b．1-2C、1—2d,I a．I b、Ia)的性质进行了研究。1-2a、1-2b、1-2c、1-2d、l a,1b和1a的最适pH分别为5．5、5．5、5 0、5．5、5．0、5．5和5．5;均在pH2．0～7．0之间稳定;最适温度分别为50、50、55、55、55和60(;保温1小时的半失活温度分别为49、61、63、52、57、47和67C。SDS-凝胶电泳法测得1-2a、1-2b、1-2c、1-2d、I a、Ib和Iia的分子量分别为53 000、48 000、57 000、60 000、44500、48 000和34 000。聚丙烯酰胺等电聚焦法测得其等电点分别为5．5、5．3、5．0、4．8、5．8、5．1和4．1。比较它们对羧甲基纤维素钠(CMC—Na)的糖化力及液化力表明,在作用方式的随机性上I-2b>I-a>I-2a>I-2e>-a>I-2d>Ib。在所测定的化学试剂中,Cu2+、Ag+和Hg2+对酶均确较强的抑制作用。     

特异腐质霉中性内切葡聚糖酶Ⅱ基因的克隆及表达

利用RT-PCR的方法,以特异腐质霉（Humicola insolerts）H31-3总RNA为模板,克隆到中性内切葡聚糖酶Ⅱ基因egl2的cDNA,将其插入到表达载体pGAPZαA中,重组质粒经线性化,电击转化毕赤酵母（Pichia pastoris）菌株GS115,筛选到分泌表达重组EGⅡ的毕赤酵母工程菌株。SDS-PAGE检测结果表明,重组EGⅡ在酵母中得到了特异性表达,表达产物的表观分子量约为55kD,同时对工程菌株的发酵条件和重组EGⅡ的性质进行了初步研究。