木聚糖酶基因克隆、表达与分泌及定点诱变研究进展

木聚糖酶专一性水解木聚糖分子中β14糖苷键,在制浆造纸、食品、纺织、饲料、能源工业中具有广阔的应用前景。随着各种新技术的发展与应用,木聚糖酶基因的研究取得了很大进展,不仅克隆了许多不同来源的木聚糖酶基因,研究了木聚糖酶基因在同源和异源寄主中的表达和分泌,而且还使用定点诱变技术探讨了木聚糖酶的结构与功能的关系并对酶的性质进行改造以满足工业生产的需要 。     

黑曲霉木聚糖酶在工业酒精酵母中的分泌表达

用重叠延伸PCR方法从黑曲霉 (Aspergillusniger)UV 11的基因组DNA中克隆出木聚糖酶的cDNA基因 ,构建了由酵母乙醇脱氢酶 (ADH1)启动子和终止子引导表达、木聚糖酶自身信号肽引导分泌、rDNA序列介导的酵母整合型分泌表达质粒pAX2。用pAX2与酵母YEp型G4 18抗性质粒共转化野生型工业酒精酵母S .cerevisiae 2 346 ,获得了整合型分泌表达木聚糖酶的酵母重组菌株XY2。发酵分析表明该工程菌能够明显提高酒精生产率     

耐热木聚糖酶研究进展

β1,4内切木聚糖酶(EC.3218)能够以内切方式作用于木聚糖主链产生不同长度的木寡糖和少量的木糖,因此是木聚糖降解酶系中最关键的酶。木聚糖酶具有很大的工业应用潜力和价值,由于许多工业应用木聚糖酶的单元操作都是在高温下进行的,寻求耐热木聚糖酶作为催化剂是非常重要的。重点介绍了耐热木聚糖酶的特性、分泌表达和结构区域的研究进展。     

利用内源元件在谷氨酸棒杆菌中分泌表达木聚糖酶

以来自于谷氨酸棒杆菌内源AH6启动子和5′UTR及其前38 bp结合合适的Shine-Dalgarno (SD)序列,构建双顺反子表达载体对木聚糖酶进行表达。为了能够实现分泌表达,选取了来自谷氨酸棒杆菌的两种分泌途径的信号肽,分别为Tat型的CgR0949及Sec型的CspB信号肽。在实现分泌表达之后,对其进行5 L发酵罐的扩大培养以提高分泌量。并对纯化的木聚糖酶进行了部分酶学性质的研究,包括最适催化pH及酸碱耐受性;最适催化温度及热稳定性。结果表明:在上述表达体系中,以CgR0949为信号肽木聚糖酶不能分泌到胞外;木聚糖酶能在CspB信号肽的引导下分泌到胞外,分泌表达量为486.2 U/mL。木聚糖酶的分泌量在5 L发酵罐水平上达到1 648.7 U/mL,是摇瓶培养的3.4倍。该木聚糖酶的最适反应pH为4.5,最适温度为45℃;在pH 4–11范围内4℃处理24 h酶活保持在80%以上;在50℃前处理15 min酶活保持在95%以上,超过60℃则酶活迅速下降至20%及其以下。上述结果表明,谷氨酸棒杆菌内源元件能有效用于木聚糖酶的分泌表达,扩大培养能进一步提升木聚糖酶的分泌量。该双顺反子表达体系能为外源蛋白在谷氨酸棒杆菌中的分泌表达提供一种可用的工具。此外,通过酶学性质的研究可进一步提高木聚糖酶的催化效率。     

短小芽孢杆菌木聚糖酶基因在毕赤酶母中的分泌表达及酶学性质研究

将短小芽孢杆菌HB030的内切-1,4-木聚糖酶基因克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K,得到重组质粒pH-BM220,将pHBM220经酶切后分别转化三株毕赤酵母KM71、GS115、SMD1168,该木聚糖酶基因在三株毕赤酵母中均实现了分泌表达,将重组毕赤酵母KM71（pHBM220）,GS115（pHBM220),GS115(pHBM220),SMD1168（pHBM220）分别诱导产酶,对重组酶进行相关的酶学性质分析表明,三的最适反应pH值约为5.5,最适反应温度约为60℃,在其最适反应条件下测得三粗酶液酶活分别为10.80IU/mL,11.63IU/mL,9.68IU/mL,重组毕赤酵母KM71（pHBM220）所产酶的热稳定性较好,而在pH稳定性方面三没有太大的差异。     

木聚糖酶异源表达的研究进展

木聚糖(xylan)在自然界中的含量极其丰富,在农作物和农林剩余物中大量存在。随着能源资源问题的日益凸显,对木聚糖的应用和研究越来越受到重视。木聚糖酶(xylanase)是可以将木聚糖降解为低聚木糖和木糖的一类水解酶,近年来,为了实现木聚糖酶的高产、高酶活表达,科研工作者做了大量的研究工作,就木聚糖酶异源表达(heterologous expression)的研究进展进行综述。     

蜂毒溶血肽基因的定点诱变及其在大肠杆菌中的表达

从蜜蜂毒腺中提取总ＲＮＡ,通过ＲＴ－ＰＣＲ方法扩增得到了蜂毒溶血肽前体蛋白的ｃＤＮＡ,再进一步通过定点诱变在蜂毒溶血肽序列前引入了羟胺裂解位点,构建了与β－半乳糖苷酶部分序列相融合的蜂毒溶血肽诱变蛋白表达载体,序列分析结果表明,成功地引入了目的密码子且与β－半乳糖苷酶部分序列构成正确的读码框,并在大肠杆菌中表达了诱变蛋白,为基因工程生产蜂毒溶血肽提供了新途径。     

一种高效、稳定的分泌型原核表达载体的构建及应用

以本室构建的原核表达载体pTO-T7为基础载体,PCR合成ompT引导序列,插入该载体多克隆位点上游,构建了分泌型原核表达载体pTO—OT。将2个外源基因克隆至pTO—OT,2个重组质粒在大肠杆菌中均得以高效表达,表达量为25％～30％。Western印迹分析证实了重组蛋白在大肠杆菌中表达后可被信号肽酶有效识别,切割后的重组蛋白具有良好的免疫学活性。对重组表达菌株的连续传代实验证实了该表达载体具有良好的遗传稳定性,显示了该原核表达载体在基因工程中的应用价值。     

造纸用木聚糖酶的基因工程研究进展

木聚糖酶用于造纸行业可以显著改善纸浆的性能,减少纸张处理过程中有害化学试剂的使用,从而减轻环境污染,提高纸张品质,因此在造纸工业中具有广阔的应用前景。本文从造纸用碱性木聚糖酶基因的克隆、分子改造、高效表达及在造纸行业的应用研究等方面出发,对造纸用碱性木聚糖酶的研究现状进行综述,为开发造纸用木聚糖酶提供了思路。     

短小芽孢杆菌木聚糖酶基因在毕赤酵母中的分泌表达及酶学性质研究

将短小芽孢杆菌HB030的内切-1,4-木聚糖酶基因克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9k上,得到重组质粒pHBM220,将pHBM220经酶切后分别转化三株毕赤酵母KM71、GS115、SMD1168,该木聚糖酶基因在三株毕赤酵母中均实现了分泌表达。将重组毕赤酵母KM71(pHBM220)、GS115(pHBM220)、SMD1168(pHBM220)分别诱导产酶,对重组酶进行相关的酶学性质分析表明,三者的最适反应pH值约为5.5,最适反应温度约为60℃。在其最适反应条件下测得三者粗酶液酶活分别为10.80IU/mL,11.63IU/mL,9.68IU/mL。重组毕赤酵母KM71(pHBM220)所产酶的热稳定性较好,而在pH稳定性方面三者没有太大的差异。     

宇佐美曲霉木聚糖酶基因xynⅡ在不同毕赤酵母中的分泌表达

将宇佐美曲霉E001的内切-1,4-木聚糖酶基因克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K中,得到重组质粒pPXY-NII,将其经SalⅠ线性化后分别转化2株毕赤酵母GS115和KM71,xynⅡ基因通过同源重组被整合到毕赤酵母染色体上,并处于酵母α因子的下游,经筛选获得阳性重组菌PXGL98(Mut+)和PXKL29(Muts)。该木聚糖酶基因在2株毕赤酵母中均实现了分泌表达。同时对工程菌的发酵条件进行了优化,在甲醇诱导下,PXGL98与PXKL29培养物上清液中的酶活力分别可达1156.92 U/mL和1646.03 U/mL。     

米根霉糖化酶、类芽孢杆菌木聚糖酶融合蛋白的真核分泌表达

以米根霉(Rhizopus oryzae)3.866基因组DNA为模板,克隆得到糖化酶基因(glucoamylase gene, amyA),基因全长2 049 bp,编码604个氨基酸;以类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)H10-3基因组DNA为模板,克隆出基因木聚糖酶基因(xylanase A gene, xynA)的成熟肽编码序列,长636 bp,编码211个氨基酸。通过重叠延伸PCR(SOE-PCR)得到拼接片段amyA-l-xynA,并将其克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9中,得到重组质粒pPIC9-amyA-l-xynA,重组质粒线性化后经电击转化到毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115中,得到了表达成功的工程菌AX11。在AX11发酵上清液中同时检测到糖化酶活性(5.8 U/mL)和木聚糖酶活性(32.3 U/mL)。     

eEF1A1基因克隆、原核分泌表达及融合蛋白纯化

eEF1A1作为蛋白合成中的重要翻译延伸因子,可与多种功能性蛋白如F-actin、BPOZ-2结合,并在细胞凋亡、蛋白降解方面起重要作用.以往原核基因工程蛋白表达系统大多为包涵体表达的变性分子,需要复性.为了获得eEF1A1原核分泌性可溶性蛋白分子,克隆了人eEF1A1蛋白编码序列(约1 300 bp),并成功构建pET22b-A原核分泌表达重组质粒,转化到大肠杆菌BL21(DE3)菌株,0.4 mmol/L终浓度IPTG诱导,经不同温度下包涵体与胞浆蛋白组分分析,快速明确蛋白表达情况,即诱导4 h后,37℃表达于包涵体组分,在30℃分泌表达至胞浆组分.通过His-Trap亲和层析纯化柱进行线性洗脱,Bradford法测定蛋白浓度高达620 mg/mL,SDS-PAGE分析纯度约为95%,蛋白大小符合50 kD,Western blotting显示目的蛋白能被eEF1A1抗体识别;质谱分析证实重组蛋白为人eEF1A1蛋白分子.为进一步研究其与重要功能性蛋白的相互作用及在细胞凋亡和蛋白降解中的作用奠定基础.     

桔青霉木聚糖酶基因克隆及其在毕赤酵母中的表达及活性分析

通过同源序列PCR克隆的方法,获得桔青霉(Penicillium citrinum)CR-2菌株的木聚糖酶编码基因xyl,该基因全长984 bp,编码327个氨基酸,无内含子序列,具有完整开放阅读框。其编码的氨基酸序列N端具有一段包含19个氨基酸的信号肽序列,并具有糖基水解酶第10家族(GH10)的保守催化域特征,推测该酶属于第10家族成员。将该基因与毕赤酵母表达载体pPIC9相连接构建重组载体pPIC9-XYL,电击转化至毕赤酵母GS115菌株中。挑选阳性重组子经测序、酶活性以及SDS电泳分析表明,xyl基因成功在毕赤酵母中分泌表达,重组酶活性可达214.15 IU/mL。该重组酶最适温度与最适pH分别为50℃和4.5,且具有良好的pH和热稳定性。     

大肠杆菌I型分泌表达系统研究进展及提高蛋白表达量的策略

大肠杆菌是表达重组蛋白最常用的宿主之一。利用大肠杆菌分泌途径胞外表达重组蛋白具有可促进蛋白正确折叠,有效减少包涵体形成,简化纯化工序等诸多优势,近年来备受关注。其中,大肠杆菌I型分泌途径具有分泌表达速度快,蛋白活性高,对宿主代谢无影响等特点,是目前应用最广泛的分泌途径之一。综述了大肠杆菌I型分泌系统的元件组成和分泌机理及提高I型分泌系统蛋白表达量的有效策略,为重组蛋白生产应用提供了理论依据。     

链霉菌Streptomyces olivaceoviridis A1 木聚糖酶基因xynA在大肠杆菌及毕赤酵母中的高效表达

从橄榄绿链霉菌StreptomycesolivaceoviridisA1中克隆出木聚糖酶基因xynA ,将带与不带原基因信号肽编码序列的xynA分别以正确的阅读框架克隆到大肠杆菌表达载体pET 2 2b( )上的pellB信号肽编码序列之后 ,得到 2种构建的重组载体 ,在重组大肠杆菌中木聚糖酶得到了表达 ,表达产物具有生物活性。进一步将不带原基因信号肽编码序列的xynA插入到毕赤酵母转移载体pPIC9中 ,转化毕赤酵母得到重组子 ,在重组子中木聚糖酶基因得到了高效分泌表达 ,在摇床培养水平上的表达量达到 2 0 0mg L ,且表达产物具有生物学活性。     

酸性木聚糖酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的分泌表达

运用“鸟枪法”克隆构建了环境微生物的基因组文库,并从中筛选得到一个酸性木聚糖酶基因,命名为xyl3,其在GenBank中的登录号为gb：AY300805。BLAST分析表明,该基因的序列同源性很低,其中仅存在很短的木聚糖酶基因的同源片段,其编码的木聚糖酶属于Glycosyl hydrolases family 10,与来源于Geobacillus stearothermophilus的intra—cellular xylanase在氨基酸水平具77％同源性。该基因经T4 DNA polymerase处理后,克隆至经限制性内切酶CpoⅠ和NotⅠ双酶切后的毕赤酵母表达载体pHBM905,获得重组质粒pHBM706。此重组质粒转化毕赤酵母GS115,经含有交联木聚糖的选择性培养平板和PCR扩增鉴定筛选得到重组毕赤酵母GS115（pHBM706）。以0．5％甲醇于28℃诱导产酶,测得重组毕赤酵母GS115（pHBM706）在诱导的第36h产酶达最高值,所产粗酶液酶活为0．177IU／mL。该酶的最适反应pH为5．5,最适反应温度为50℃。