低温、嗜盐α-淀粉酶Amy3的克隆、表达及重组酶性质

【目的】从分离自北极海底沉积物Pseudoalteromonas sp.K8菌株克隆、重组表达α-淀粉酶Amy3,并研究其酶学性质。【方法】基于Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125基因组分析,从亲缘关系较近的Pseudoalteromonas sp.K8克隆获得α-淀粉酶基因amy3,以大肠杆菌为宿主进行重组表达,经Ni-NTA亲和层析柱纯化获得重组蛋白Amy3。以可溶性淀粉等为底物,研究Amy3的酶学性质。【结果】Amy3最适催化pH为8.5,在pH 6.5–10.0范围内酶活力维持在40%以上;其在pH 7.5–8.5范围的稳定性较好,pH 8.0条件下的半衰期可达4 h。Amy3在低温下较稳定,25℃半衰期为5 h;最适反应温度为25℃,并且在0℃可以保持50%以上酶活力,显示良好的低温催化特性。NaCl能够有效提升Amy3的酶活力及稳定性;荧光光谱分析表明,NaCl并未引起Amy3酶蛋白三级结构的改变。动力学分析显示,NaCl影响了酶催化的K_m及k_(cat),进而提升了酶的催化效率。底物特异性分析表明,Amy3对支链淀粉的水解能力优于直链淀粉,并能够有效地水解小麦淀粉、玉米淀粉和木薯淀粉。【结论】来源于Pseudoalteromonassp.K8菌株的α-淀粉酶Amy3具有良好的低温催化及嗜盐性,在洗涤、食品、污水处理等行业中有潜在的应用前景。     

产α-淀粉酶菌株的分离、鉴定及酶学性质研究

目的:筛选高产α-淀粉酶菌株,为工业生产α-淀粉酶提供储备菌株。方法:利用碘液显色法和摇瓶发酵法,从土壤中筛选产α-淀粉酶菌株;通过菌落形态、菌体特征观察和16S rDNA序列比对对菌种进行鉴定;发酵粗酶液经硫酸铵沉淀、透析脱盐后,对其酶学性质进行初步研究。结果:从土壤中筛选到一株高产α-淀粉酶菌株,枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis XL-15。该菌株所产α-淀粉酶的最适反应温度为50℃,最适作用pH为6.5;Ca2 和Mn2 对酶有激活作用,而Cu2 、Zn2 和EDTA对酶有抑制作用;酶的动力学研究测出米氏常数Km值为1.726mg/mL。结论:该菌株是产α-淀粉酶的较好材料,且具有一定的应用前景。     

烟曲霉β-葡萄糖苷酶的基因克隆、表达及酶学性质分析

探索获得优良的β-葡萄糖苷酶基因,对实现其工业化生产具有重要意义。烟曲霉Aspergillus fumigatus基因组中含有一个bgl基因(1 752 bp),编码的蛋白约65 kDa,推测为属于糖苷水解酶家族的β-葡萄糖苷酶。将bgl基因克隆并构建了重组表达载体pGEX-bgl,转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3),经IPTG诱导获得表达。重组蛋白经亲和层析纯化后,以七叶苷为底物进行了酶学分析,结果表明该酶的最适温度是45℃,最适pH在5.5~6.0之间,对七叶苷的Km值为17.7 mmol/L。该酶在pH 4~7范围内稳定;70℃保温2 h后仍能保持60%的活性。金属离子和化学试剂对酶活性有不同程度的影响,Ca2+对重组酶有轻微的激活作用,而SDS可强烈抑制其活性。由于其相对于真菌来源的其他葡萄糖苷酶稳定性较高,为进一步的研究与应用奠定了基础。     

芽孢杆菌α-淀粉酶基因的克隆、表达和酶学性质分析

在仔猪结肠内容物中分离出一株能利用淀粉的芽孢杆菌Bacillussp.WS06,构建了全基因组DNA文库,从中筛选出α_淀粉酶基因amyF,分析测定了其核苷酸序列并进行了表达;其中amyF编码的蛋白有526个氨基酸、分子量为58.6kD;它与已报道的Bacillusmegaterium的α_淀粉酶序列有93%的同源性。经过氨基酸序列比较分析还发现,AmyF含有淀粉酶家族中4个高度保守的酶催化活性区。经多步纯化,重组酶的比活共提高了22.2倍,获得凝胶电泳均一的蛋白样品;经SDS_PAGE检测,AmyF酶分子量为57kD。该酶的最适反应温度为55℃～60℃,酶的最适反应pH为7.0,在温度不超过55℃时,酶活较稳定;AmyF能迅速降解淀粉生成麦芽寡糖,属于内切糖苷酶。     

一种来源于Brachybacterium sp.DB5的α-半乳糖苷酶克隆及性质研究

α-半乳糖苷酶是一种有着巨大商业价值的工业酶制剂,在医药、食品和化工等行业有着广泛的应用。以来源于雪莲根部土壤的短状杆菌Brachybacterium sp.DB5为材料,从其基因组中扩增出一个α-半乳糖苷酶基因编码序列,经过测序及BLAST比对分析,证实该基因属于α-半乳糖苷酶。将其与p ET-30a(+)载体相连后在大肠杆菌中进行异源表达,经过诱导获得了此酶的胞外高效表达,粗酶液的活性为5.07 U/m L,经纯化后酶的活性达72.78 U/m L,酶学特性分析表明其最适p H为6.0,最适温度为40℃。此酶可用作动物饲料豆粕的添加剂,以提高饲料的利用率。     

马铃薯α-淀粉酶在毕赤酵母中的表达、纯化及其酶学性质的研究

采用RT-PCR法扩增马铃薯夏波蒂的α-淀粉酶成熟肽基因,将其亚克隆至毕赤酵母表达载体pPIC9k上,SacII线性化重组表达载体,电击转化毕赤酵母GS115感受态细胞,构建重组酵母GS115/pPIC9k-amy,利用锥虫蓝法筛选获得高活性转化子(GSamyA5),以终浓度为0.5%甲醇诱导该重组菌表达α-淀粉酶,通过Ni~(2+)-NTA agarose亲和层析纯化,并对其酶学性质进行研究。结果表明:该酶的最适反应温度为45℃,40~50℃酶活较稳定,保温50 min,残留相对活力达92.6%;最适反应pH值为6.0,并在pH 6.0~7.0范围内酶活保持稳定。Ca~(2+)、K~+可促进酶反应,以Ca~(2+)影响为最,相对酶活力提高到125%;Cu~(2+),Fe~(2+),Fe~(2+),Zn~(2+)对该酶有显著抑制作用;Mn~(2+),Mg~(2+)对酶有微弱抑制作用,Li~+、Na~+对酶活影响不大。     

黑颈鹤粪便分离菌Arthrobacter sp. GN14 的α-半乳糖苷酶基因克隆、表达与酶学特性

【目的】克隆高原唯一珍惜鹤类——黑颈鹤粪便分离菌Arthrobacter sp.GN14的α-半乳糖苷酶基因agaAGN14,并对该酶进行序列分析、系统发育分析和重组酶的酶学特性分析。【方法】利用简并PCR和GCTAIL-PCR方法获得agaAGN14全长,并对其氨基酸序列(AgaAGN14)进行比对和neighbor-joining系统发育树的构建。将agaAGN14重组到载体pET-28a(+)中并转化到Escherichia coli BL21(DE3)中异源表达。利用组氨酸标签纯化重组α-半乳糖苷酶rAgaAGN14并进行酶学性质分析。【结果】agaAGN14全长2109 bp,GC含量66.8%,编码702个氨基酸(77.5 kDa)。AgaAGN14与数据库中序列的最高一致性为53.7%,与其余胃肠道环境α-半乳糖苷酶的一致性<43%。系统发育分析将AgaAGN14聚于具有催化域KWD和SDXXDXXXR的α-半乳糖苷酶分支,与土壤微生物来源α-半乳糖苷酶距离相对较近,而与其余胃肠道环境α-半乳糖苷酶距离相对较远。rAgaAGN14可水解pNPG、棉籽糖、密二糖、水苏糖、菜粕和棉籽粕,表观最适pH为6.5,在pH 6.0-pH 9.0的范围内稳定并维持50%以上的酶活性。rAgaAGN14的表观最适温度为45℃,在10℃、20℃和37℃内稳定并分别具有约28%、30%和80%的酶活。在45℃pH 6.5条件下,rAgaAGN14对pNPG的Km、Vmax和kcat分别为0.41 mmol/L、18.28μmol/min/mg和25.36 s-1。rAgaAGN14受Ag+、Hg2+及SDS抑制,受K+、Ca2+、Mn2+、Fe3+、Ni2+、Cu2+和β-mercaptoethanol部分抑制,受Co2+、Pb2+、Zn2+、Mg2+、Na+和EDTA的影响较小。【结论】首次报道从黑颈鹤粪便中分离到Arthrobacter菌,并对该属细菌α-半乳糖苷酶进行序列分析、系统发育分析、异源表达和重组酶的酶学特性分析。rAgaAGN14序列较新颖,其酶学特性可能是同时适应黑颈鹤肠道环境和高原淡水湿地环境的结果。     

碱性α-淀粉酶基因在巨大芽孢杆菌中的表达及酶学性质研究

将已克隆的碱性α-淀粉酶基因信号肽编码序列去除,用PCR的方法加入酶切位点,然后与表达载体pHIS1525连接转化大肠杆菌DH5α,筛选出阳性转化子DH5α-pHIS1525-JH,并提取质粒进一步转化巨大芽孢杆菌YYBm1原生质体,获得基因工程菌YYBm1 -pHIS1525-JH.SDS-PAGE分析表明该基因在巨大芽孢杆菌中得到了有效表达.酶学性质研究表明,该酶的最适温度与pH值分别为60℃与pH8.5,在pH7.0 - 10.5之间具有较好的稳定性,Km值为1.94 mg/mL,酶活力可达2516.5 U.     

β-脱卤酶的基因克隆表达及其酶学性质

根据GenBank中的序列设计引物,克隆芽孢杆菌中的β-脱卤酶基因(命名为bhd)。以pET30a(+)为载体、Escherichia coli BL21(DE3)-CondonPlus为宿主菌,实现了bhd的高效表达。使用HisTrapTMFF亲和层析柱纯化重组β-脱卤酶,分子量约为23.1 kD。酶学性质研究表明,纯化的重组β-脱卤酶水解3-氯丙酸制备3-羟基丙酸的最适反应体系为30°C,100 mmol/L,pH 7.0的磷酸钠缓冲液。在最适反应条件下,重组β-脱卤酶的比活为16.2 U/mg,Km和Vmax分别为3.26μmol/L和17.86 mmol/(min.g protein)。在最适反应条件下,以10 mmol/L 3-氯丙酸为底物,反应36 h的转化率在93%以上。     

酸性α-淀粉酶的分离纯化与酶学性质研究

纯化了枯草芽胞杆菌xm-1菌株酸性α-淀粉酶,并对其酶学性质进行了研究。通过硫酸铵沉淀和Sephadex G-75凝胶层析将酸性α-淀粉酶粗酶液纯化了32.5倍,活力回收率为10.0%。酶性质测定结果表明,该酸性α-淀粉酶分子量约为60kD,最适反应温度为45℃、最适作用pH5.0,该酶在pH3.4-6.0下稳定,高温耐受性差。Cu2+、Zn2+、EDTA对酶有不同程度的抑制作用,Ca2+和Mn2+对酶具有较强的激活作用。     

生淀粉酶生产菌株Paenibacillus sp.的筛选和酶的纯化及酶学性质

分离得到1株产生淀粉酶的菌株,通过扩增和测定16S rDNA序列并进行比对,发现是Paenibacillus属的细菌。液体摇瓶发酵结束后,其产生的生淀粉酶比酶活达108.5U/mL。通过饱和(NH4)2SO4沉淀、Sephacryl S-300层析的方法对其所产的生淀粉酶进行分离纯化,得到纯化的酶蛋白比酶活为5112.04U/mg,纯化倍数为14.1,相对分子质量约为1.0×105。该酶以木薯生淀粉为底物时,最适pH5.6,最适温度50℃。金属离子Ca2+、Mg2+对该酶具有激活作用,Zn2+、Cu2+、Fe2+、Ni2+、Mn2+、Co2+和EDTA2-对该酶均具有抑制作用。     

猴头菌UDP-葡萄糖-4-差向异构酶基因克隆表达及酶学性质

通过实验室前期对诱变菌株猴头菌321的多组学分析结果,获得了一个多糖合成过程中起关键作用的UDP-葡萄糖-4-差向异构酶基因（UDP-glucose-4-epimerase,UGE）,并在大肠杆菌E. coli BL21（DE3）中进行了异源表达。通过筛选最优的目的蛋白诱导表达条件后,通过镍柱亲和层析纯化后获得高纯度目的蛋白,并对目的蛋白进行了酶学性质的研究,明确了其生物学性质和动力学参数,为其开发利用提供理论参考。     

淀粉结合域与α-淀粉酶的融合表达及其酶学性质

利用RT-PCR从Rhizopus oryzaeGX-08总RNA中克隆到糖化酶的淀粉结合域(SBD)基因(sbd),将该基因片段插入α-淀粉酶(CN7A)基因cn7a的5′端构建融合表达质粒pSE-sbdcn7a。嵌合酶SBD-CN7A在Escherichia coliJM109表达,并经Ni-NTA、Sephacryl S300纯化。酶学性质研究表明:嵌合酶在最适作用条件方面与原始酶并无明显差别;在以生玉米粉为底物时,其比酶活提高了8.7倍,而以可溶性淀粉为底物时其比酶活是原始酶的1.8倍,Km也从3.784 g/L降低为2.234 g/L;嵌合酶在65℃下的半衰期从10 min缩短为4 min。结果表明,淀粉结合域SBD的融合赋予了α-淀粉酶CN7A水解生淀粉的能力。     

黑曲霉耐酸性α-淀粉酶基因真核表达载体的构建及酶学性质研究

以报道的黑曲霉耐酸性α-淀粉酶基因(ANasamy)为基础设计两条引物,通过PCR等分子生物学手段克隆了一段全长为1975 bp的ANasamy基因,构建了关于ANasamy的表达质粒pPTH-ANasamy,并在黑曲霉菌株中获得表达。分离、纯化重组耐酸性α-淀粉酶并对该酶的基本酶学性质进行研究,该酶蛋白质分子量约为70 kDa,在65℃及pH 4.5条件下催化活力最高,具有较高的热稳定性及低pH耐受性。Cu~(2+)和Fe~(3+)对该淀粉酶活力有较强的抑制作用。     

棉铃虫Ⅳ型几丁质酶的基因克隆、酶学性质及表达谱

【目的】昆虫几丁质酶(chitinase, CHT)主要参与蜕皮、围食膜的降解和机体免疫防御等重要生理生长发育过程。本研究旨在对棉铃虫Helicoverpa armigera Ⅳ型(group)几丁质酶基因进行克隆和表达分析,为以该基因作为棉铃虫防控的分子靶标提供理论依据。【方法】采用RT-PCR和RACE技术从棉铃虫中肠中克隆Ⅳ型几丁质酶基因,分别运用DNAMAN和MEGA软件进行多序列比对和构建系统发育树。在大肠杆菌Escherichia coli(DE3)中诱导表达其体外重组蛋白,利用Western blot进一步验证;用Ni-NTA纯化柱纯化重组蛋白,之后研究该蛋白的酶学性质。qPCR分析该基因的在棉铃虫不同发育阶段和6龄幼虫不同组织中的表达谱。【结果】克隆获得棉铃虫几丁质酶基因HaCHT4(GenBank登录号: MH500771),其cDNA长1 624 bp,ORF长1 527 bp,编码509个氨基酸,预测的分子量为55.2 kD。蛋白质序列的N末端具有信号肽,中间序列部分含有一个催化结构域(catalytic domain, CAD), C末端含有一个几丁质结合结构域(chitin binding domain, CBD)。多序列比对显示,HaCHT4具有几丁质酶的保守区域;系统发育分析表明,HaCHT4属于Ⅳ型几丁质酶。重组蛋白His-HaCHT4在大肠杆菌中成功表达。纯化的重组蛋白对胶体几丁质底物具有降解活性,最适温度和pH分别为50℃和7,动力学参数K_m和V_max值分别为1.76±0.35 mg/mL和0.0220±0.0012 μg/mL·s。qPCR分析表明,HaCHT4在1龄和2龄幼虫期的表达量显著高于其他幼虫龄期及预蛹期;主要在中肠和脂肪体中高度表达,体壁和头部中低表达。【结论】结果提示棉铃虫HaCHT4可能参与围食膜中几丁质降解过程。这些结果为深入研究HaCHT4的功能奠定了基础,并为害虫防治提供了有用的信息。     

重组GluV8的克隆表达、纯化及酶学性质研究

谷氨酰内切酶在生物制药及检测中应用较多,但来源受限,将全基因合成的金黄色葡萄球菌来源的谷氨酰内切酶功能区部分对应的基因进行改造后,克隆入表达载体pGEX-4T-2,导入E.coli BL21（DE3）,重组蛋白以可溶性形式表达。采用亲和层析等纯化步骤对重组蛋白进行纯化,用底物Z-Phe-Leu-Glu-pNA（L-2135）对重组蛋白的酶学性质进行了研究,用HPLC、LC-MS/MS检测方法对酶切融合蛋白的位点特异性进行了鉴定。结果表明该酶的相对活性为1568U/mg,最适作用温度为42℃、最适作用pH为8.0,在pH 9.0,50℃时仍有较高的酶活,将该酶与胰酶酶切融合蛋白所得肽段结合能够提升质谱检测结果的精确度。以上结果表明该重组酶具有良好的应用前景。     

拟青霉内切β-1,3(4)-葡聚糖酶基因克隆、表达及重组酶性质

采用改造的酿酒酵母表达载体pYES2-GSL构建了拟青霉Paecilomyces sp. FLH30表达cDNA文库, 刚果红平板法筛到一内切β-1,3(4)-葡聚糖酶基因(PsBg16A), 全长cDNA为1 217 bp, 完整开放阅读框(ORF) 951 bp, 编码316个氨基酸, 属于糖苷水解酶16家族。去信号肽的PsBg16A克隆入表达载体pET28a(+)并在E. coli BL21成功表达, 经16 °C 20%乳糖诱导24 h, 酶活达482 U/mL。重组PsBg16A可水解大麦葡聚糖、地衣多糖和昆布多糖, 显示PsBg16A为典型的β-1,3(4)-葡聚糖酶(EC 3.2.1.6), 重组酶最适pH和温度分别为7.0和65 °C, 对大麦葡聚糖、地衣多糖和昆布多糖的Km 分别为3.12、4.86和10.32 g/L。     

解淀粉芽孢杆菌中温α-淀粉酶基因的克隆、表达与酶学性质分析

以中温α-淀粉酶生产菌株Bacillus amyloliquefaciens M23基因组DNA为模板。PCR扩增得到了2．0kb α-淀粉酶基因全长序列。该基因由上游启动子220bp,结构基因1544bp和终止序列320bp构成。将无信号肽的α-淀粉酶结构基因amyQ,克隆入表达载体pET28a,转化E．coli BL21（DE3）,经诱导,测定α-淀粉酶活性。结果表明：α-淀粉酶基因amyQ获得了活性表达,酶活力为2．297U／mL,SDS-PAGE电泳结果显示出分子量约为58kDa特异性蛋白质条带。酶学性质分析表明,重组α-淀粉酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为6．5,在60℃保温15min保持85％以上活性,超过15min,酶迅速失活,在pH5．5～10．0环境下稳定。水解产物分析表明：淀粉水解终产物主要为麦芽寡糖和糊精和少量葡萄糖。     

Aspergillus sp.脂肪酶发酵条件优化及酶学性质的研究

作者为了得到一种热稳定性较好的脂肪酶新酶种,通过研究分离白极端环境的Aspergillus sp．的最佳产酶条件及其所产脂肪酶的酶学性质,得出了该菌产酶的最佳发酵条件为：以1％黄豆饼粉为氮源、0．2％玉米淀粉为碳源,1．5％橄榄油为诱导物,起始pH6．0左右。装量10mL（250mL三角瓶。摇瓶转速180r／min）、发酵时间为96h。在最佳发酵条件下可得最大发酵酶活36U/mL。Aspergillus sp．所产的脂肪酶的酶学性质是：最适pH为9．0,在pH5．0—10．0于20℃下放置24h后,残余酶活仍保持在起始酶活的90％以上;该酶的最适温度为50℃,50℃保温60min后仍保留70％以上的酶活。Aspergillus sp．所产脂肪酶的热稳定性较好。     

对映选择性Geotrichum sp. GXU33脂肪酶的筛选、产酶及酶学性质研究

利用溴麝香草酚蓝作为反应指示剂,快速地筛选到产对映选择性脂肪酶菌株GXU33(Geotrichum sp.),此酶能够拆分外消旋扁桃酸甲酯产生(S)-扁桃酸.此菌株最适生长、产酶条件为橄榄油 10 g/L, 酵母粉 5 g/L, Na2HPO4·12H2O 3.5 g/L, KH2PO4 1.0 g/L, MgSO4·7H2O 0.2 g/L, pH 7.0,28℃,200 r/min.PMSF和蛋白酶K对菌株生长没有影响,PMSF显著抑制酶活,蛋白酶K具有保护酶活力的作用.该脂肪酶最适作用pH 为7.5,最适作用温度为30 ℃; Ca2 ,Mg2 ,Zn2 不同程度提高酶活性,Cu2 , Co2 ,Mn2 ,Fe2 ,Fe3 严重抑制酶活性.当以5% DMSO为助剂,消旋扁桃酸甲酯20 mg,GXU33 脂肪酶1500 U,25 mmol/L磷酸钠缓冲液(pH 7.5)加至总体积2 mL,32 ℃,100 r/min, 反应8h,得到最佳拆分效果:转化率为44.8%,(S)-扁桃酸对映过量值为83.5%.