反刍兽月形单胞菌β-木糖苷酶基因在毕赤酵母中的高效表达及酶学性质

β-木糖苷酶(β-xylosidase,酶编号EC 3.2.1.37)是木聚糖降解酶系中的重要组成部分。本研究以毕赤酵母Pichia pastoris GS115为宿主菌尝试表达反刍兽月形单胞菌Selenomonas ruminantium中的β-木糖苷酶基因Sxa。根据毕赤酵母对密码子的偏爱性、mRNA二级结构、GC含量和稀有密码子,对Sxa基因进行优化;通过基因合成技术获得了全长基因mSxa并构建重组酵母表达载体pPIC9K-mSxa;以BglⅡ酶切重组载体pPIC9K-mSxa,电击转化将m Sxa基因导入毕赤酵母GS115中,获得的转化子经过表型和遗传霉素G418抗性筛选、PCR鉴定,得到表达β-木糖苷酶基因的工程菌GS115-pPIC9K-mSxa;通过活性测定获得高效表达β-木糖苷酶的重组酵母,并对重组β-木糖苷酶的酶学性质进行了初步研究。结果表明,重组β-木糖苷酶的分子量约为66 kDa。在发酵罐水平表达的酶活性达到了287.61 IU/mL。对酶学性质研究显示,该酶在温度为40-60℃,pH为5.0-7.0时较稳定,其最适反应温度和pH分别为55℃和6.0,专一性地作用于β-木糖苷键。Mn~(2+)和Ca~(2+)对该酶具有激活作用,而Fe~(3+)、Cu~(2+)、Co~(2+)、Mg~(2+)、EDTA及SDS抑制其酶活性。本研究首次将反刍兽月形单胞菌的β-木糖苷酶基因转化到毕赤酵母中获得表达,并具有较高活性,为进一步工业化应用奠定了基础。     

γ-环糊精糖基转移酶在毕赤酵母中高效表达

本论文通过密码子优化、表达质粒的比较、发酵条件优化,将来源于Bacillus pseudalcaliphilus的环糊精糖基转移酶基因在毕赤酵母中高效表达。在诱导初始p H 6.0、发酵温度28℃、接种量6%、甲醇添加量1%时,γ环化活力最终达到了83.65 U/m L,比活力296.49 U/mg。通过硫酸铵分步沉淀法即可有效将上清粗蛋白盐析制备,得到68.28%γ-环糊精糖基转移酶。     

栓菌漆酶在毕赤酵母中高效表达及重组酶的性质

栓菌420（Trametes sp. 420）漆酶基因lacD以两种方式在巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）进行异源表达,产生两种重组漆酶：rLacDx（具有天然N-末端）和rLacDe（N-末端带有8个额外的氨基酸残基）。摇瓶发酵18d,rLacDx和rLacDe的产量分别为1.21×10⁵u/L、7.38×10⁴u/L ［以2,2′-连氮-3-乙苯-二噻唑-6磺酸（ABTS）为底物］。在高密度发酵条件下,rLacDx的产量增加到2.39×10⁵u/L,同时其生产周期降至7.5 d。两种重组酶对愈创木酚底物的氧化特性相似,且在50℃和pH3～10的范围内均稳定。然而,rLacDx对底物ABTS的比活力（1761u/mg）高于rLacDe （1122u/mg）,其表观K_m值(427μmol/L)低于rLacDe (604μmol/L)。     

热稳定α-半乳糖苷酶基因在毕赤酵母中的分泌表达及酶学性质研究

克隆前期筛得分枝犁头霉Absidia ramosa WL511的热稳定α-半乳糖苷酶cDNA基因aga(GenBank No.DQ234280),将aga基因插入表达载体pPICZαA并电转化整合到毕赤酵母P.pastoris GS115的染色体上。30℃、甲醇流加量0.5%(V/V)时,酵母发酵上清液中酶活达32U/ml。纯化后酶的比活力为137U/mg,SDS-PAGE显示单一条带,凝胶过滤和SDS-PAGE估算其分子量分别为348kDa和87kDa,该酶为四聚体结构,糖基化导致重组蛋白的分子量比原酶大6kDa。该酶等电点为5.2,最适反应温度73℃,最适pH6.8,60℃以下及pH5.5～9.0范围内活性稳定。75℃时保温2小时保留54%的酶活,85℃时酶活完全消失。以对硝基苯酚-α-D-半乳糖苷为底物,该酶Km值为0.42mmol/Lol/L;Vmax为413U/mg;kcat为64531/min。     

栓菌漆酶在毕赤酵母中高效表达及重组酶的性质

栓菌420(Trametes sp.420)漆酶基因lacD以两种方式在巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)进行异源表达,产生两种重组漆酶:rLacDx(具有天然N-末端)和rLacDe(N-末端带有8个额外的氨基酸残基)。摇瓶发酵18d,rLacDx和rLacDe的产量分别为1.21×105u/L、7.38×104u/L[以2,2′-连氮-3-乙苯-二噻唑-6磺酸(ABTS)为底物]。在高密度发酵条件下,rLacDx的产量增加到2.39×105u/L,同时其生产周期降至7.5d。两种重组酶对愈创木酚底物的氧化特性相似,且在50℃和pH3~10的范围内均稳定。然而,rLacDx对底物ABTS的比活力(1761u/mg)高于rLacDe(1122u/mg),其表观Km值(427μmol/L)低于rLacDe(604μmol/L)。     

巴曲酶在毕赤酵母中的高效表达

目的研究巴曲酶在毕赤酵母菌中的表达。方法按Pichiapastoris偏好密码子人工合成巴曲酶全基因,克隆到酵母分泌型表达载体pPICZaA中,将重组载体酶切线性化后经电转化转入X-33。筛选鉴定转化子．经摇瓶发酵甲醇诱导,酵母菌分泌表达有凝血活性的巴曲酶。经SDS-PAGE电泳确定其分子量为33．0 kDa．免疫印迹证明重组巴曲酶具有天然巴曲酶的免疫活性。结果经发酵条件的优化．发酵罐的表达量达到25000Ku／L发酵液。从每升发酵液中可纯化出11．0mg重组巴曲酶。结论巴曲酶毕氏酵母菌成功的构建．为重组巴曲酶止血药的开发奠定了基础。     

黑曲霉阿魏酸酯酶基因密码子优化及在毕赤酵母中的高效表达

【目的】对黑曲霉(Aspergillus niger)阿魏酸酯酶基因进行克隆和密码子优化,使其在毕赤酵母(Pichia pastoris X-33)中高效表达。【方法】以黑曲霉基因组为模板,经重叠延伸PCR扩增得到阿魏酸酯酶基因(Anfae A),并对Anfae A基因进行毕赤酵母密码子偏好性"随机优化"和"一对一优化",全基因合成后分别与表达载体pPICZαA连接,构建表达载体pPICZαA-Anfae A、pPICZαA-op Anfae A I和pPICZαA-op Anfae A II。经Sac I线性化后电转化至P.pastoris X-33中,筛选阳性转化子。摇瓶发酵4.5 d后,测定并比较重组阿魏酸酯酶(re Anfae A)酶活。【结果】密码子优化前阿魏酸酯酶酶活为6.8±0.1 U/m L,基因"一对一优化"和"随机优化"后的重组酶酶活分别为5.2±0.1 U/m L和39.9±0.1 U/m L,"随机优化"后酶活比优化前提高了近6倍,而"一对一优化"后酶活仅为优化前酶活的76.5%。重组阿魏酸酯酶的最适p H为5.5,且在pH 4.5-7.0稳定性较好;最适反应温度50°C,在45-50°C较稳定。【结论】阿魏酸酯酶基因经密码子"随机优化"后进行重组表达,酶活显著提高,对研究阿魏酸酯酶在毕赤酵母及其它宿主中的高效表达具有一定的借鉴意义,也为大规模工业化应用奠定了基础。     

嗜热拟青霉产胞外木糖苷酶发酵条件的优化

嗜热拟青霉J18是由本实验室筛选并保存的拟青霉新种。该菌能够利用玉米芯为碳源、尿素为氮源液体发酵高产胞外β-木糖苷酶。单因素优化试验表明:5%的粒度为0.45mm～0.9mm的玉米芯、1%尿素、初始pH6.5、温度为45℃是最佳产酶培养条件。在优化后的条件下,培养5d产β-木糖苷酶的活力最高达3.15U/mL,比酶活为2.43U/mg。该菌所产的木聚糖酶和木糖苷酶协同作用可将桦木木聚糖完全降解成木糖,水解24h后,其水解液中还原糖含量比只加入电泳纯木聚糖酶的水解液提高了64%。     

重组大肠杆菌高效分泌表达β-木糖苷酶发酵条件的优化

[目的]嗜热拟青霉β-木糖苷酶基因在大肠杆菌中高效分泌表述重组β-木糖哥酶摇瓶发酵条件优化,及5 L发酵罐放大培养.[方法]通过单因素试验对诱导剂种类及其添加量、诱导起始 OD600、培养温度、培养时间进行优化研究.[结果]摇瓶优化结果表明:2％乳糖为诱导剂、培养温度为33℃C、OD600控制在0.8-0.9时诱导为最佳产酶条件,在此条件下培养48 h后胞外酶活达到103.9 U/mL,胞外分泌的比例高达99％以上.进行5L发酵罐放大培养,发酵48 h胞外酶活达到最高值392.5 U/mL,蛋白含量为10.1 g/L.[结论]该重组大肠杆菌高效分泌β-木糖苷酶,具有较好的工业化生产前景.     

Talaromyces piceae来源β-葡萄糖苷酶在毕赤酵母中的重组表达及发酵优化

β-葡萄糖苷酶在利用高浓度葡萄糖生产低聚龙胆糖的工业应用中有很大潜力,但巨额的加酶量和菌株的蛋白表达能力一直是其工业化的瓶颈.实验室前期研究发现,蓝状菌Talaromyces piceae来源的β-葡萄糖苷酶TpBgl3A能以较低加酶量高转化率制备低聚龙胆糖,但由于其在毕赤酵母中发酵水平尚不理想,使得加酶成本仍不能满足...     

重组毕赤酵母生产β-葡萄糖苷酶发酵条件初步研究

为提高重组毕赤酵母(P.pastoris KM71/pPIC9K-bgl)生产β-葡萄糖苷酶的产量,在摇瓶条件下对重组P.pastoris产β-葡萄糖苷酶的发酵过程进行了优化,得到最佳的条件:生长阶段甘油浓度为30 g/L,接种量为10%,诱导阶段甲醇的初浓度为4%,过程补加甲醇0.5%,诱导温度30℃,pH7.5,诱导周期120 h,酶活可达到245 U/mL。在此基础上,在3 L发酵罐上进行初步放大,流加甘油提高细胞密度至OD_(600)为170,开始流加甲醇诱导,最终BGL酶活达到1 175 U/mL。比摇瓶提高了4.8倍,为β-葡萄糖苷酶工业化生产打下了坚实的基础。     

毕赤酵母表达巴曲酶发酵条件的优化研究

目的对表达重组巴曲酶的巴斯德毕赤酵母的发酵条件进行优化,确定最佳的发酵控制条件以获得重组巴曲酶的最高表达量。方法通过多因素正交实验确定巴曲酶发酵培养的最适培养条件。结果表达温度在25℃,pH值为7．0,加入甲醇的量为10g／L时为最优发酵条件,诱导表达时间为84-96h。结论重组巴曲酶可以开发为止血药,代替临床应用的从蛇毒中提取的巴曲酶。     

外源基因在毕赤酵母中表达的优化

巴斯德毕赤酵母是近年来成功的外源基因表达系统,已表达出众多外源蛋白。它既能像原核生物一样快速生长高密度发酵,又能进行真核翻译后修饰,并且蛋白分泌量大,因此应用越来越广泛。如果对它的表达载体,转化诱导条件和目的基因内部结构,发酵条件等方面进行优化,能够进一步发挥它的优势,更好地表达需要的外源蛋白。本文就毕赤酵母表达系统表达优化进行总结综述。     

黑曲霉嗜热β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中的克隆表达及其魔芋降解产物分析

根据毕赤酵母密码子偏好性优化设计合成一段来自黑曲霉BK01的嗜热β-甘露聚糖酶基因,通过构建表达载体pPICZαA-man线性化后电转化入不同的毕赤酵母宿主,获得最佳重组菌KM71-MAN,其发酵罐发酵酶活最高达2 318.85 IU/mL。表达产物纯化后的分子量约为40 kD,最适反应温度为80℃,最适pH为5.0。该酶在70℃(pH5.0)保温44 h仍能保留43%的酶活力且在pH3.0-7.0范围内保温70 h(50℃)酶活力仍能保留85%以上。利用发酵罐所产重组酶酶解魔芋胶制备甘露低聚糖,产物以甘露二糖和甘露六糖为主,甘露低聚糖得率为55.6%。该重组β-甘露聚糖酶具有良好的热稳定性和pH稳定性,在魔芋制备甘露低聚糖中具有较好的应用潜能。     

耐热羧肽酶Taq基因在毕赤酵母中的表达

为了获取表达羧肽酶Taq毕赤酵母工程菌,通过密码子优化,依据毕赤酵母密码子偏爱性,在体外合成了栖热水生菌的耐热羧肽酶Taq基因。将该基因克隆到毕赤酵母表达载体p HBM905A上并引入6×His标签,构建了重组质粒p HBM905A-Cpase Taq。将该重组质粒转化毕赤酵母GS115,经1%甲醇诱导表达72 h,酶产量达0.1 mg/m L。对纯化的重组酶进行酶活性分析表明在75℃,p H为7.5时,该酶比酶活性为80 U/mg。本研究首次证明了羧肽酶Taq能在毕赤酵母中有效分泌表达,可以被大量制备,进而为多肽水解为氨基酸奠定工业基础。     

里氏木霉Cel5A基因优化及其在毕赤酵母中的高效表达

内切纤维素酶Cel5A缺乏是限制纤维素酶制剂高效酶解天然纤维素的关键因素。本文尝试构建高效表达里氏木霉Cel5A的毕赤酵母重组菌株以弥补目前Cel5A的天然分泌不足,通过基因密码子偏好性优化里氏木霉Cel5A基因和构建表达载体p PIC9K-eg2,并将其电转入毕赤酵母GS115以构建重组子,利用浓度梯度平板和摇瓶发酵筛选获得一株高产毕赤酵母Pichia pastoris菌株GS115-EGⅡ。重组酶的酶学性质分析显示,该酶分子量50 k Da、最适p H(p H 4.5)略有降低及最适反应温度为60℃,专一性地作用于非结晶纤维素,与天然里氏木霉Cel5A并无明显区别。通过摇瓶发酵的初步优化,该菌摇瓶培养条件:培养温度28℃、起始p H 5.0、接种量2%、每24 h添加甲醇1.5%(V/V)、每24 h添加山梨醇4 g/L及吐温80添加4 g/L,发酵192 h重组酶酶活达到24.0 U/m L。进一步上罐(5 L)发酵180 h,该重组酶Cel5A酶活高达270.9 U/m L,蛋白含量达到4.16 g/L。重组毕赤酵母P.pastoris GS115-EGⅡ是一株适合于外源表达Cel5A的工程菌,该重组酶可替代天然分泌Cel5A适用于当前酶基生物炼制模式下木质纤维素基质高效水解中。     

诺卡氏菌腈水合酶基因在重组毕赤酵母中的表达

为从基因水平上改造腈水合酶,进行了诺卡氏菌腈水合酶基因的外源表达研究。在重组大肠杆菌表达系统内,腈水合酶的α亚基几乎不能正常表达,在重组E. coli BL21(DE3) (pET32aNHBAX)中,腈水合酶活性仅为0.04U/mg。构建重组毕赤酵母表达质粒pPIC3.5kNHBAX,采用电穿孔转化法将其转入宿主菌P. pastoris GS115中,经过菌株培养和腈水合酶的诱导表达,筛选获得了优选菌株P. pastoris NH4。对P. pastoris NH4的细胞培养和腈水合酶的诱导表达条件进行优化,结果表明,重组腈水合酶在毕赤酵母中的表达水平可以达到0.52U/mg,但不能稳定积累。     

黑曲霉葡萄糖氧化酶基因在毕赤酵母中的表达及产酶条件的优化

从黑曲霉中克隆葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,E.C.1.1.3.4,GOD)基因,使其在毕赤酵母GS115中高效表达,为葡萄糖氧化酶的工业化生产提供理论依据.通过设计简并引物,扩增GOD,将该基因连接到质粒pPICZαA上并在毕赤酵母中表达,依据摇瓶水平优化最佳诱导产酶条件,在30 L发酵罐中进行发酵放...     

通过非甲醇诱导游离型表达载体改善毕赤酵母中β-半乳糖苷酶表达

β-半乳糖苷酶是一种重要的食品工业用酶,目前主要通过毕赤酵母甲醇诱导型表达系统进行生产,但甲醇的使用存在火灾、残留毒性等安全隐患,已逐渐成为食品工业用酶生产中备受关注的问题之一.为满足β-半乳糖苷酶安全生产的需要,本研究利用强组成型启动子PGCW14和源自酵母的自我复制序列PARS构建了一种新型非甲醇诱导游离型表达载体pGCW14ZαA-PARS,并且在此基础上分别构建了非甲醇诱导游离型重组表达菌株KM71/pGCW14ZαA-PARS-Aoβ-GAL,用以改善米曲霉Aspergillus Oryzae RIB40(ATCC42149)来源的β-半乳糖苷酶基因(Aoβ-GAL)在毕赤酵母中的表达.实验结果表明,该非甲醇诱导游离型表达载体在毕赤酵母中传代培养90代后仍保持83.22％的遗传稳定性,完全能够满足工业上大规模生产的需要.在10％流速补充碳源的条件下,非甲醇诱导游离表达菌株KM71/pGCW14ZαA-PARS-Aoβ-GAL经高密度发酵的最高酶活性和比活性分别为126.4 U/mL和26.2 U/mg,分别是传统甲醇诱导型表达菌株KM71/pPIC9k-Aoβ-GAL的1.94倍和3.12倍,且发酵周期缩短了36h.可见,本研究构建的非甲醇诱导游离型表达载体可有效改善β-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的表达,且在食品工业用酶的安全、高效工业化生产中具有一定的应用前景.