Gluconobacter oxydans NH-10中短链D-阿拉伯糖醇脱氢酶的研究

以氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)NH-10基因组DNA为模板,扩增得到D-阿拉伯糖醇脱氢酶基因arDH,将其克隆到大肠杆菌表达载体JM109(DE3)中进行诱导表达。SDS-PAGE电泳分析ArDH的分子量约为30 kDa,是一个短链脱氢酶,既能催化D-阿拉伯糖醇氧化为D-木酮糖,又能催化D-木酮糖还原为D-阿拉伯糖醇。催化氧化反应时,对D-阿拉伯糖醇的K_m为60.67 mmol/L,V_max为0.803 U/mg;它能同时依赖于NAD⁺和NADP⁺,但是更加偏好辅酶NAD⁺;最适pH为12.0。还原反应对D-木酮糖的 K_m为36.39 mmol/L,V_max为1.71 U/mg;最优pH为7.0,最适温度均为30℃。     

构建尿嘧啶磷酸核糖转移酶基因缺失菌株实现Gluconobacter suboxydans基因组无痕修饰

弱氧化葡糖酸杆菌(Gluconobacter suboxydans)可高效不完全氧化多种糖类和醇类等多羟基化合物,生成相应的醛类、酮类和有机酸类等产物,是一类重要的工业微生物。利用同源重组技术对基因组进行修饰改造是工业育种的有效手段。传统方法多选用抗生素为筛选标记,存在诸多缺陷。构建尿嘧啶磷酸核糖转移酶基因缺失菌株以实现Gluconobacter suboxydans基因组无痕修饰为目标,将自杀质粒p MD18-Jqupp电转化至野生型Gluconobacter suboxydans J12中,通过四环素抗性和5-氟尿嘧啶双重筛选,获得敲除了编码尿嘧啶磷酸核糖转移酶的基因upp的突变株。经生理验证表明,该突变株在含0.5mg/ml 5-氟尿嘧啶的培养基上生长,而回补upp基因后,在0.5mg/ml 5-F氟尿嘧啶的培养基上不生长。说明获得的G.suboxydans-upp突变株能以upp基因作为负向筛选标记,通过两次同源重组,实现Gluconobacter suboxydans基因组无痕修饰与改造,为今后代谢工程改造Gluconobacter suboxydans获得有价值的工业菌种奠定基础。     

Gluconobacter oxydans WD膜结合山梨醇脱氢酶基因在E.coli中的克隆表达

本研究构建了四株含有氧化葡萄糖酸杆菌山梨醇脱氢酶基因的重组大肠杆菌,并初步探究SldB和SldA亚基在山梨醇脱氢酶转化甘油反应中的作用。将pET28a、pETduet与PCR扩增的目的基因连接,构建单启动子调控重组质粒pET28a-sldB、pET28a-sldA、pET28a-sldBA和双启动子调控重组质粒pETduet-sldB'-sldA'。只有含pET28a-sldBA和pETduet-sldB'-sldA'的重组菌具有转化甘油的活性,表明G.oxydans WD的山梨醇脱氢酶催化甘油脱氢需要SldB和SldA亚基的共同作用。串联基因sldBA的蛋白表达结果与双启动子控制sldB和sldA基因蛋白表达结果基本相同,表明位于sldB基因末端的sldA的RBS序列可被E.coli C43的核糖体识别。     

Gluconobacter oxydans木糖醇脱氢酶基因的克隆表达及木糖醇的转化分析

从氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)的基因组DNA上扩增出木糖醇脱氢酶基因xdh,构建了诱导型表达载体pSE-xdh,导入E.coli JM109后获得了高效表达木糖醇脱氢酶基因的重组菌JM109/pSE-xdh。通过HisTrap HP亲和层析和SephacrylS 300分子筛两步纯化从细胞中得到纯酶,并对酶学性质进行研究。XDH最适还原反应的pH值为5.0,最适还原反应的温度为35℃;最适氧化反应的pH值为11.0,最适氧化反应的温度为30℃。重组菌中的XDH依赖NADH,对NADH的米氏常数Km=57.8 mmol/L,最大反应速率Vmax=1209.1 mmol/(ml·min)。重组菌的XDH酶活力为13.9 U/mg。利用重组菌和原始菌混合静止细胞转化D 木酮糖,16 h 28.0 g/L D木酮糖生成16.7 g/L木糖醇,而原始菌单独转化只生成8.3 g/L木糖醇。     

酿酒酵母SNF4基因敲除缺失菌株的构建

构建一株酿酒酵母SNF4基因缺失菌株并研究其对乙醇产量的影响。扩增带有SNF4基因上下游同源序列和Kanr筛选标记的SNF4基因敲除组件,转化到酿酒酵母YS2获得阳性克隆子,然后将质粒pSH65转到阳性克隆子中,半乳糖诱导pSH65表达Cre酶切除Kanr筛选标记,获得SNF4等位基因完全缺失菌株YS2-△SNF4。发酵实验结果表明,缺失菌株YS2-△SNF4乙醇产量较出发菌株提高了7.57％。利用Cre-LoxP系统,成功构建了SNF4等位基因完全缺失菌株并提高乙醇产生量。     

丙酸杆菌基因敲除体系的构建及其应用

目的 丙酸杆菌基因敲除体系的构建及其验证.方法 利用PCR技术扩增丙酸杆菌hemE基因上、下游约500 bp左右片段,构建由上下游同源臂及hygB抗性基因组成的打靶质粒pPK705-arms-hygB.将打靶质粒转入丙酸杆菌感受态细胞,利用同源重组技术定向敲除hemE基因,并通过连续传代培养,消除外源质粒.最后,利用PCR技术验证丙酸杆菌染色体和打靶质粒发生同源重组.结果 成功敲除了丙酸杆菌hemE基因.结论 打靶质粒pPK705-arms-hygB能够与宿主基因组DNA发生重组,对稳定地改善其整个代谢途径的研究奠定了方法学基础.     

金黄色葡萄球菌OatA基因敲除菌株及其回补菌株的构建

目的:构建金黄色葡萄球菌(金葡菌)Oat A基因敲除菌株及其回补菌株。方法:以p BT2为载体,构建金葡菌Oat A基因敲除质粒p BT2-△Oat A,经金葡菌RN4220修饰后电转入金葡菌USA300,利用p BT2载体对温度敏感的特点,在42℃多次传代,筛选出金葡菌Oat A基因敲除菌株。以p LI50为载体,构建p LI50-Oat A全基因回补质粒,电转入金葡菌RN4220,再次抽提后电转入敲除菌株△Oat A,获得基因回补菌株p Oat A。结果:成功构建基因敲除质粒p BT2-△Oat A,经RN4220修饰电转入USA300,经PCR及测序鉴定,获得了金葡菌Oat A敲除菌株△Oat A。经PCR及酶切鉴定,确认p LI50-Oat A回补质粒构建成功,通过金葡菌RN4220修饰后电转入敲除菌株△Oat A,获得基因敲除回补菌株p Oat A。结论:成功构建金黄色葡萄球菌Oat A基因敲除菌株及其回补菌株,为进一步研究金葡菌Oat A的功能及其作用机制奠定基础。     

冠突曲霉Fig基因敲除菌株的构建及表型分析

为了研究冠突曲霉(Aspergillus cristatus) Fig基因的功能,本研究采用同源重组的方法获得敲除株。并对敲除株进行功能验证。结果显示对Fig基因敲除株培养观察并与野生型菌株相比发现,在含有不同浓度NaCl的MYA培养基中,仍能产生成熟的子囊孢子和分生孢子,但分生孢子数量是野生型的1/4,子囊孢子数量是野生型的1/5,且敲除株菌落几乎没有渗出液,无皱褶,菌落表面干燥,色素产生量急剧下降,这些结果表明Fig基因对冠突曲霉产孢起正调控,本实验为冠突曲霉发育调控机制的研究提供了一定的技术基础。     

维氏气单胞菌hfq基因敲除菌株的构建及鉴定

RNA分子伴侣蛋白Hfq是细菌中普遍存在的全局调控因子,对于细菌的生长增殖、毒性和逆境耐受等都有重要影响。维氏气单胞菌(Aeromonas veronii)是一种新型人—鱼共患条件致病菌,会在水产养殖中造成巨大危害。本研究从维氏气单胞菌基因组DNA中扩增hfq基因上、下游序列,连接到pRE112质粒中,构建敲除质粒pRE112-Δhfq,通过接合转移将敲除质粒从大肠杆菌感受态转入维氏气单胞菌后,基于同源重组原理,利用蔗糖压力筛选得到hfq基因敲除的维氏气单胞菌突变株C4-Δhfq。生长曲线分析表明,hfq基因敲除显著延缓维氏气单胞菌的生长速率,同时,回补hfq使细菌恢复生长。本研究获得的hfq基因敲除菌株,可为进一步研究维氏气单胞菌中Hfq调控因子的功能及其调控机制提供一定帮助。     

绵羊Myostatin基因敲除载体的构建

根据Myostatin基因突变可导致肌肉量激增而产生"双肌"表型的特点,构建绵羊Myostatin基因置换型敲除栽体.利用LA-PCR技术成功地扩增得到绵羊Myostatin基因同源臂序列,其中同源长臂4.9kb,包括全部的exonl,intronl,exon2及部分启动子和大部分intron2;同源短臂1.1kb,包括部分exon3和31非翻译区序列,将二者连入PloxpⅡ正负筛选敲除骨架载体,利用骨架载体上Neo基因替代Myostatin基因的exon3,从而成功构建专门针对Myostatin第3外显子区域缺失的置换型敲除载体PloxpⅡ-OVIS-MSTN.酶切和测序鉴定证明载体构建正确,为后续获得绵羊Myostatin基因缺失型体细胞株奠定试验基础.     

氧化葡萄糖酸杆菌酶学和分子生物学研究

对氧化葡萄糖酸杆菌初级代谢途径中的关键酶及分子生物学研究做了系统的评述 ,展望了分子技术改造氧化葡萄糖酸杆菌和优化 2 KGA代谢途径的可能。     

Molecular cloning and functional expression of d-arabitol dehydrogenase gene from Gluconobacter oxydans in Escherichia coli

A NADP-dependent d-arabitol dehydrogenase gene was cloned from Gluconobacter oxydans CGMCC 1.110 and functionally expressed in Escherichia coli. With d-arabitol as sole carbon source, E. coli transformants grew rapidly in minimal medium, and produced d-xylulose. The enzymatic properties of the 29kDa enzyme were documented. The DNA sequence surrounding the gene suggested that it is part of an operon with several components of a sugar alcohol transporter system, and the d-arabitol dehydrogenase gene belongs to the short-chain dehydrogenase family.     

氧化葡萄糖酸杆菌SCB329的培养及保存

氧化葡萄糖酸杆菌SCB329和苏云金芽孢杆菌SCB933是混合发酵产生维生素C前体2－KLG两株主要菌种,本文对氧化葡萄糖酸杆菌SCB329的纯培养,传代及纯小菌的保存及其对产酸的影响作了研究。     

利用山梨糖脱氢酶活性筛选氧化葡糖杆菌PQQ合成基因簇

【目的】利用山梨糖脱氢酶醌酶活性从氧化葡糖杆菌H24中分离PQQ生物合成基因簇。【方法】利用ptsG位点整合sdh基因的大肠杆菌JM109作为宿主菌构建了氧化葡糖杆菌H24的基因组DNA文库。通过山梨糖脱氢酶活性检测,从文库中筛选具有PQQ合成能力的单菌落并进行亚克隆。【结果】从氧化葡糖杆菌H24的基因组文库中筛选得到一株具有山梨糖脱氢酶活性的单菌落,亚克隆后序列分析显示插入片段全长5400bp,对应5个编码框(pqqABCDE),与其他细菌PQQ生物合成基因簇有很高的序列同源性。【结论】利用山梨糖脱氢酶醌酶活性成功从氧化葡糖杆菌H24中分离克隆得到了PQQ生物合成基因簇pqqABCDE。     

基于重组氧化葡萄糖酸杆菌生物合成吡咯喹啉醌

吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ)是一种重要的氧化还原酶辅基,具有多种生理生化功能,在食品、医药卫生及农业等领域具有广泛的应用。文中采用重组氧化葡萄糖酸杆菌生物合成吡咯喹啉醌。首先构建丙酮酸脱羧酶基因GOX1081敲除的重组菌G. oxydans T1,减少副产物乙酸的形成。然后利用筛选的内源性组成型启动子P0169融合表达pqqABCDE基因簇及tldD基因,构建重组菌G. oxydans T2。最后对发酵培养基添加物和发酵条件进行优化。结果显示重组菌G. oxydans T1、G. oxydans T2生物量较野生菌分别提高43.02%和38.76%,而PQQ的产量分别是野生菌的4.82倍和20.5倍。进一步优化G. oxydans T2碳源及培养条件,最终PQQ产量达(51.3241±0.8997)mg/L,是野生菌的345.62倍。通过基因工程手段,可以有效提高氧化葡萄糖酸杆菌的生物量和合成PQQ的产量,为改善PQQ生物合成效率奠定基础。     

氧化葡萄糖酸菌转化制备米格列醇关键中间体

米格列醇作为一种新型α－葡糖苷酶抑制剂,能够有效治疗Ⅱ型糖尿病,并已迅速成为首选药物。葡萄糖酸菌细胞膜上含有多种脱氢酶,能够催化一系列重要产物的微生物转化,米格列醇就是其中之一。本文将详细说明不同的微生物转化过程,并进行比较。     

Incapability of Gluconobacter oxydans to produce tartaric acid

The dependence of tartaric acid production by Gluconobacter oxydans ssp. oxydans ATCC 19357 and G. oxydans ssp. suboxydans ATCC 621 on vanadate was investigated. It was found with both organisms that trataric acid could only be produced in a medium containing vanadate (NH(4)VO(3)). A proposed intermediate of the tartaric acid metabolism in G. oxydans, 5-ketogluconic acid, was tested on its reactivity in the presence of the oxidizing catalyst vanadate. It could be shown that 5-ketogluconic acid and the catalyst vanadate, but not the activity of G. oxydans, were responsible for the formation of tartaric acid. G. oxydans was not able to produce tartaric acid by itself. The stereochemical identity of the formed tartaric acid could be identified as the L-(+)-type. Oxalic acid was formed from 5-ketogluconic acid with vanadate in the absence and in the presence of G. oxydans. The ratio of oxalic acid to tartaric acid was 1:1.