毕赤酵母表面展示南极假丝酵母脂肪酶B全细胞催化合成葡萄糖月桂酸酯

利用表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)的毕赤酵母细胞为全细胞催化剂,以葡萄糖为酰基受体,月桂酸为酰基供体,在非水相体系中催化合成糖酯。用硅胶柱层析对产物进行初提,再用制备液相色谱进一步分离纯化,并用高效液相色谱-质谱鉴定纯品性质。对该酶法合成糖脂反应体系进行了优化,其中考察了有机溶剂种类、复合溶剂体系中二甲基亚砜(DMSO)体积百分比、酶量、底物摩尔比、水活度和温度等几个影响酯化反应的因素。结果表明:在5mL反应体系中,以叔戊醇/二甲基亚砜(DMSO30%,V/V)为反应介质,添加初始水活度为0.11的全细胞催化剂0.5g,葡萄糖0.5mmol/L,月桂酸1.0mmol/L,60°C下反应72h后,葡萄糖月桂酸单酯的转化率达到48.7%。     

利用α凝集素在毕赤酵母表面展示脂肪酶

目的:将南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)通过α凝集素3’末端功能区域展示在毕赤酵母表面。方法:采用PCR方法扩增得到CALB成熟肽编码基因,将其连接到α凝集素3’末端的上游再与穿梭载体pPIC9K连接,构建表面展示载体p KNS-CALB。检测其水解活力和相关酶学性质。结果:展示CALB的毕赤酵母在甲醇的诱导下,表现出水解活性,最高可达382 U/g干细胞。对展示CALB的酶学性质研究表明:其最适温度为45℃,最适pH为8.0,60℃水浴4 h后残留酶活力高于最大酶活力的50%,其水解对硝基苯酚丁酸酯的酶活力最高。结论:利用α凝集素成功将CALB展示于毕赤酵母表面,酶活力有较大提高。     

展示南极假丝酵母脂肪酶B的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯

展示酶的酵母细胞作为全细胞催化剂,既具有固定化酶的优点,又有制备简单、成本较低的特点。本研究将细胞表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)的重组毕赤酵母用于非水相中催化合成短链芳香酯,通过滴定和气相色谱的方法测定底物酸的转化率,从底物的碳链长度、醇的结构、酵母冻干粉的添加量、底物浓度及底物的酸醇摩尔比等方面考察了展示CALB的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯的特性。研究结果表明:该全细胞催化剂可催化C10以下的酸和醇直接酯化合成多种短链芳香酯,酸的转化率达到90%以上;其中己酸和乙醇为酶的最适底物;酵母冻干粉的添加量20g/L(306.0U/g-drycell)、己酸浓度0.8mol/L、酸醇摩尔比1:1.1是合成己酸乙酯的最佳条件。在此条件下反应1.5h,己酸的转化率达到97.3%。在现有的关于脂肪酶非水相催化合成短链芳香酯的报道中,该全细胞催化剂显示出较好的底物耐受性以及较高的催化反应速率。因此,展示CALB的毕赤酵母全细胞催化剂在合成短链芳香酯方面具有较大的商业化应用潜能。     

南极假丝酵母脂肪酶B的酿酒酵母表面展示及其催化己酸乙酯的合成

从南极假丝酵母(Candida antarctica)基因组克隆得到南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica Lipase B, CALB)全基因片段, 利用连接肽celA Linker将CALB与酿酒酵母细胞表面展示蛋白a-凝集素的C端连接融合, 构建表面展示载体pICAS-celAL-CALB, 转化酵母后获得重组酵母菌Saccharomyces cerevisiae pICAS-celAL-CALB。该重组酵母菌经葡萄糖诱导表达及分析, 表明CALB已在酿酒酵母细胞表面成功展示, 水解活力达26.26 u/(g·dry cell)。重组酵母菌经冻干能有效地实现在非水相中全细胞催化己酸和乙醇酯化合成己酸乙酯。反应物己酸与乙醇的摩尔比为1:1.25, 己酸乙酯的产率为98.0%, 具有较好的操作稳定性。     

南极假丝酵母脂肪酶B的酿酒酵母表面展示及其催化己酸乙酯的合成

从南极假丝酵母(Candida antarctica)基因组克隆得到南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica Lipase B, CALB)全基因片段, 利用连接肽celA Linker将CALB与酿酒酵母细胞表面展示蛋白a-凝集素的C端连接融合, 构建表面展示载体pICAS-celAL-CALB, 转化酵母后获得重组酵母菌Saccharomyces cerevisiae pICAS-celAL-CALB。该重组酵母菌经葡萄糖诱导表达及分析, 表明CALB已在酿酒酵母细胞表面成功展示, 水解活力达26.26 u/(g·dry cell)。重组酵母菌经冻干能有效地实现在非水相中全细胞催化己酸和乙醇酯化合成己酸乙酯。反应物己酸与乙醇的摩尔比为1:1.25, 己酸乙酯的产率为98.0%, 具有较好的操作稳定性。     

南极假丝酵母脂肪酶A的表面展示及酶学性质研究

采用a凝集素作为载体蛋白,首次将南极假丝酵母脂肪酶A展示在酿酒酵母细胞表面,通过MD平板筛选获得表面展示型的CALA酵母工程菌株。免疫荧光检测显示CALA被成功展示在酵母细胞壁表面,重组子经诱导后能在三丁酸甘油酯板上形成透明圈,说明展示的CALA具有活性。重组酵母在液体培养基培养72 h,活性达到最高,为80.4 U/g干细胞。酿酒酵母展示的CALA最适温度及pH值为70°C和pH 8.0。经50°C保温2 h,仍含有60%水解酶活力。展示的CALA在pH 7.0和pH 8.0溶液中比较稳定。经DMSO处理2 h,展示的CALA仍保持70%的活性。以上结果表明酵母展示的CALA可作为一种有潜质商业用途的全细胞催化剂。     

理性设计提高酯合成催化反应脂肪酶的热稳定性

【背景】南极假丝酵母脂肪酶B (Candida antarctica lipase B,CALB)具有优异的酯合成活性,是在非水相催化中应用极为广泛的工业用酶。【目的】在保留CALB优秀催化性能的基础上,提高CALB的热稳定性。【方法】采用预测软件PoPMuSiC和FoldX计算CALB潜在热稳定性突变位点,并根据氨基酸残基的空间位置进一步筛选。利用重叠延伸PCR技术在基因calb中引入10个单点突变,于毕赤酵母GS115中表达。【结果】点突变A146G、A151P、L278M均能有效提高CALB的热稳定性。在单点突变的基础上,组合突变体A146G-L278M和A146G-L278M-A151P的热稳定性得到进一步提高。与野生型相比,突变体A146G-L278M和A146G-L278M-A151P的最适反应温度均提高了5°C,T_m值分别提高了3.3°C和4.2°C。此外,合成己酸乙酯的酶促反应动力学分析表明,相比于野生型,突变体A146G-L278M和A146G-L278M-A151P对己酸和乙醇均具有更高的亲和力,且对己酸的催化效率k_(catA)/K_(m A)是野生型的4.1倍。通过分子动力学模拟,从分子水平阐明了突变体A146G-L278M和A146G-L278M-A151P热稳定性提高的机制。【结论】本研究采用的理性设计策略对提高CALB的热稳定性是行之有效的,该策略可作为其他工业用酶提高热稳定性的参考。     

南极假丝酵母脂肪酶B的修饰与改造

南极假丝酵母脂肪酶B是用途最为广泛的脂肪酶之一,可用于许多有机化合物、医药中间体等的合成.为了改善南极假丝酵母脂肪酶B的催化性能,提高其环境适应性,同时提高蛋白的表达量,降低生产成本,从而使其更适于工业化应用,许多针对酶蛋白分子的修饰及改造方法已在南极假丝酵母脂肪酶B中得到大量应用.本文从化学修饰、理性设计和非理性设计3个方面详细综述了南极假丝酵母脂肪酶B的修饰与改造的关键技术,包括定点突变、蛋白质融合、易错PCR和DNA改组等,同时也介绍了以上技术在改良南极假丝酵母脂肪酶B特性方面的诸多成功实例.     

白地霉脂肪酶在毕赤酵母表面展示

将白地霉脂肪酶基因N端与酿酒酵母FLO絮凝结构域序列融合,构建成脂肪酶毕赤酵母表面展示载体并转化毕赤酵母GS115。免疫荧光检测证实脂肪酶已展示于毕赤酵母细胞表面。甲醇诱导96 h后展示酶活性达到81 U/g干细胞,酶的热稳定性较游离酶有较大提高,50℃孵育4 h后酶活仍保持初始酶活70%以上。     

固定化脂肪酶催化聚乙二醇脂肪酸酯的合成

固定化假丝酵母（Ｃａｎｄｉｄａｓｐ．）－１６１９脂肪酶催化脂肪酸和不同聚合度的乙二醇形成酯。其中以聚乙二醇４００（ＰＥＧ４００）的酯化率较高,Ｃ_１０－Ｃ_１８的饱和脂肪酸与ＰＥＧ４００反应的酯化率相仿。反应体系中,月桂酸与ＰＥＧ４００的摩尔比大于２∶１时有利于酯化反应,作用的最适温度为４０℃,最适Ｐｈ为６.０。在比较的３０种添加有机溶剂中,饱和烷烃,芳香烃能促进反应,使酯化率提高２０％左右。反应开始添加５μｌ水有利于酶的作用,外加水量超过适量时,随外加水量的增加酯化率下降。在由２.５ｍｍｏｌ月桂酸,１.２５ｍｍｏｌＰＥＧ４００,１０ｍｇ固定化脂肪酶（１００ｕ）,５ｍｌ己烷,５μｌ水组成的反应体系中,４０℃振荡反应２２ｈ,酯化率达４９.８％。经薄层色谱,气相色谱鉴定,产物为聚乙二醇４００月桂酸酯。     

扩展青霉碱性脂肪酶基因在毕赤酵母中的高效表达

将编码扩展青霉碱性脂肪酶 (PEL)的cDNA克隆到酵母整合型质粒pPIC3.5K ,电转化His4缺陷型巴斯德毕赤酵母 (Pichiapastoris)GS115 ,通过橄榄油 MM平板及PCR方法筛选和鉴定重组子。重组子发酵液经SDS PAGE分析、橄榄油检验板鉴定 ,表明扩展青霉碱性脂肪酶基因在巴斯德毕赤酵母中获得了高效表达。表达蛋白分泌至培养基中 ,分子量约 2 8kD ,与扩展青霉碱性脂肪酶大小一致 ,占分泌蛋白的 95 %。橄榄油检验板检验表明该表达蛋白可分解橄榄油 ,通过优化该表达菌的发酵条件 ,以橄榄油为底物进行酶活测定 ,其发酵液酶活可达 2 6 0u mL。     

CALB脂肪酶在毕赤酵母中的组成型表达及纯化

根据南极假丝酵母脂肪酶calb的成熟多肽序列,人工合成了由毕赤酵母（Pichia  pastoris)偏爱密码子组成的calb基因序列（仅成熟肽）。将该基因克隆至穿梭质粒pGAPZαΑ中,获得的重组质粒pGAPZαA calb 经线性化后转入毕赤氏酵母GS115菌株,构建成组成型表达CALB的酵母工程菌株。酵母转化子在YPD 培养基上传代10 次后, 其外源基因未丢失。经摇瓶发酵4天后,CALB水解活力为14.5U/ml。经脱盐和阴离子交换两步纯化后,其纯度达到了95%以上,目的蛋白的含量达到了220mg/L。     

棉铃虫组织蛋白酶B酶原在毕赤酵母中的表达

棉铃虫组织蛋白酶B（ Helicoverpa armigera Cathepsin B ,HCB）属于半胱氨酸蛋白酶类,参与胚胎发育中卵黄蛋白水解供给胚胎发育的氨基酸。本研究将HCB基因克隆到pPIC9K载体并转化毕赤酵母KM71菌株,经甲醇诱导,HCB表达并分泌到培养上清中。表达产物经SDS-PAGE测定分子量为38 kD, 与HCB基因编码的蛋白质分子量一致。用HCB的特异性抗体检测表明重组表达产物为棉铃虫组织蛋白酶B,原位水解实验显示重组表达的蛋白酶具有蛋白水解活性,表明在毕赤酵母中表达了有活性的棉铃虫组织蛋白酶B, 可用于组织蛋白酶B酶原活化机理研究及开发新蛋白酶产品。     

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)碱性脂肪酶基因在毕赤酵母中的表达

将来自枯草芽孢杆菌的碱性脂肪酶基因经密码子优化,全基因合成后克隆到pPICZαA载体,构建了pPICZαA-bsl分泌型重组质粒,该重组质粒经限制性内切酶PmeI线性化后使用LiCl法转化到毕赤酵母X-33,经过筛选获得分泌表达碱性脂肪酶的重组毕赤酵母X-33/pPICZαA-bsl。摇瓶发酵液上清酶活最高可达4.78 U/mL,初步研究了该脂肪酶的酶学性质,其最适作用温度为40-60℃,最适pH9.0,且具有高度耐碱的特性。该重组脂肪酶对旧新闻纸具备较明显的脱墨能力。     

Biocatalytic synthesis of vitamin A palmitate using immobilized lipase produced by recombinant Pichia pastoris

In this work, the Candida antarctica lipase B (CALB), produced by recombinant Pichia pastoris , was immobilized and used to synthesize vitamin A palmitate by transesterification of vitamin A acetate and palmitic acid in organic solvent. The reaction conditions including the type of solvent, temperature, rotation speed, particle size, and molar ratio between the two substrates were investigated. It turned out that the macroporous resin HPD826 serving as a carrier showed the highest activity (ca. 9200 U g^?1) among all the screened carriers. It was found that the transesterification kinetic of the immobilized CALB followed the ping pong Bi‐Bi mechanism and the reaction product acetic acid inhibited the enzymatic reaction with an inhibition factor of 2.823 mmol L^?1. The conversion ability of the immobilized CALB was 54.3% after 15 cycles. In conclusion, the present work provides a green route for vitamin A palmitate production using immobilized CALB to catalyze the transesterification of vitamin A acetate and palmitic acid.     

发酵重组Pichia pastoris生产腺苷甲硫氨酸的研究

在5L发酵罐中对高产S腺苷甲硫氨酸的重组Pichia pastoris发酵进行了研究。重组菌在pH5．0生长,然后调为pH6．0积累腺苷甲硫氨酸,在30℃、溶氧5％及流加甲硫氨酸和尿素的条件下培养82h后,产量达4．3g／L。     

Cloning,expression, and characterization of Aureobasidium melanogenum lipase in Pichia pastoris

cDNA of Aureobasidium melanogenum lipase comprises 1254 bp encoding 417 amino acids, whereas genomic DNA of lipase comprises 1311 bp with one intron (57 bp). The lipase gene contains a putative signal peptide encoding 26 amino acids. The A. melanogenum lipase gene was successfully expressed in Pichia pastoris. Recombinant lipase in an inducible expression system showed the highest lipase activity of 3.8 U/mL after six days of 2% v/v methanol induction. The molecular mass of purified recombinant lipase was estimated as 39 kDa using SDS-PAGE. Optimal lipase activity was observed at 35–37 °C and pH 7.0 using p-nitrophenyl laurate as the substrate. Lipase activity was enhanced by Mg²⁺, Mn²⁺, Li⁺, Ca²⁺, Ni²⁺, CHAPS, DTT, and EDTA and inhibited by Hg²⁺, Ag⁺, SDS, Tween 20, and Triton X-100. The addition of 10% v/v acetone, DMSO, p-xylene, and octanol increased lipase activity, whereas that of propanol and butanol strongly inhibited it.     

mdlA基因在毕赤酵母中的高效表达及表达产物性质研究

将编码甘油单-二酰酯脂肪酶(MDGL)的基因mdlA插入到分泌表达质粒pPIC9K中,通过电激将线性化的重组质粒整合到毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115中,筛选出H is Mut 表型菌株,进一步用G418筛选获得高拷贝转化子,并用PCR方法鉴定。诱导培养后,SDS-PAGE表明MDGL在毕赤酵母中得到有效表达。表达产物在温度40℃,pH7.5具有最高活性,其发酵液酶活可达到325U/mL,以橄榄油为底物时没有检测到活性。表达产物与甘油三酰酯脂肪酶共同作用时产生的脂肪酸量比甘油三酰酯脂肪酶单独作用提高了93.5%。