Cloning,expression, and characterization of a thermostable β-xylosidase from thermoacidophilic Alicyclobacillus sp. A4

A β-xylosidase gene (xylA4) was identified in the genome sequence of thermoacidophilic Alicyclobacillus sp. A4. The deduced amino acid sequence was highly homologous with the β-xylosidases of family 52 of the glycoside hydrolases (GH). The full-length gene consisted of 2097 bp and encoded 698 amino acids without a signal peptide. The gene product was successfully expressed in Escherichia coli with an activity of 564.9 U/mL. Recombinant XylA4 was purified by Ni²⁺-NTA affinity chromatography with a molecular mass of 78.5 kDa. The enzyme showed optimal activity at pH 6.0 and 65 °C, and remained stable over the pH range of 5.0–9.0. The thermostability of XylA4 is noteworthy, retaining almost all of the activity after 1 h incubation at 65 °C. Using p-nitrophenyl-β-d-xylopyranoside (pNPX) as the substrate, XylA4 had the highest specific activity (261.1 U/mg) and catalytic efficiency (601.5/mM/s) known so far for GH52 xylosidases. The enzyme displayed high tolerance to xylose, with a K_i value of approximately 88.7 mM. It also had synergy with xylanase XynBE18 from Paenibacillus sp. E18 in xylan degradation, releasing more xylose (up to 1.43 folds) than XynBE18 alone. Therefore, this thermostable xylose-tolerant β-xylosidase may have a great application potential in many industrial fields.     

来源于耐碱真菌Pseudallescheria sp. JSM-2的碱性木聚糖酶基因的克隆、表达及其性质研究

从造纸废水中分离得到的耐碱真菌Pseudallescheria sp. JSM-2的DNA为模板,利用同源克隆和TAIL-PCR的方法,获得了一个碱性木聚糖酶基因xyl11-1。该基因DNA和cDNA分别为797 bp和678 bp。该基因的推测蛋白N-端有一个18个氨基酸的信号肽序列和一个含207个氨基酸的成熟蛋白。编码成熟蛋白的cDNA序列在毕赤酵母GS115中重组表达后,进一步纯化并进行酶学性质测定。重组XYL11-1的最适pH为6.5,在pH 4.5~9.0范围有50%以上的酶活;在pH 4.5~12.0范围具有良好的pH稳定性;最适温度为50℃;以燕麦木聚糖为底物,比活为2 618 U/mg;且对中性和碱性蛋白酶具有极好的抗性。该酶作用底物范围广,包括各种木聚糖、纤维素和葡聚糖,易于工业化发酵生产,具有在纸浆脱墨、动物饲料、鱼类饵料中的应用潜力。     

E.coli木糖异构酶基因的克隆及表达条件的优化

采用PCR技术以大肠杆菌JM109基因组DNA为模板扩增得到木糖异构酶基因xylA,连接到载体pET-22b( ),得到重组质粒pET-22b( )-xylA。将此重组质粒转化到大肠杆菌菌株BL21(DE3)中,重组菌株经IPTG诱导后,通过半胱氨酸-咔唑法测得木糖异构酶活力。每mL发酵液中重组菌株显示出酶活力约为0.84 U。SDS-PAGE电泳结果显示出明显的5×104(相对分子质量)特异性蛋白质条带。     

葡萄糖异构酶生产和应用的研究

葡果糖浆是以淀粉为原料用酶法制成的一种葡萄糖、果糖混合糖浆,其中葡萄糖含量为60—65%,果糖含量为35—40%,甜度相当于蔗糖,营养价值高于蔗糖。由于在生产上原料来源广泛,生产不受季节限制,设备简单,投资较低等优点,在世界上引起了越来越大的重视。我们在毛主席的革命路线指引下,以阶级斗争为纲,坚持党的基本路线,在各级党委的领导和关怀     

A novel family 9 β-1,3(4)-glucanase from thermoacidophilic Alicyclobacillus sp. A4 with potential applications in the brewing industry

An endo-β-1,3(4)-glucanase gene, Agl9A, was cloned from Alicyclobacillus sp. A4 and expressed in Pichia pastoris. Its deduced amino acid sequence shared the highest identity (48%) with an endo-β-1,4-glucansae from Alicyclobacillus acidocaldarius that belongs to family 9 of the glycoside hydrolases. The purified recombinant Agl9A exhibited relatively wide substrate specificity, including lichenan (109%), barley β-glucan (100%), CMC-Na (15.02%), and laminarin (6.19%). The optimal conditions for Agl9A activity were pH 5.8 and 55°C. The enzyme was stable over a broad pH range (>60% activity retained after 1-h incubation at pH 3.8–11.2) and at 60°C (>70% activity retained after 1-h incubation). Agl9A was highly resistant to various neutral proteases (e.g., trypsin, α-chymotrypsin, and collagenase) and Neutrase 0.8L (Novozymes), a protease widely added to the mash. Under simulated mashing conditions, addition of Agl9A (20 U/ml) or a commercial xylanase (200 U/ml) reduced the filtration rate (26.71% and 20.21%, respectively) and viscosity (6.12% and 4.78%, respectively); furthermore, combined use of Agl9A (10 U/ml) and the xylanase (100 U/ml) even more effectively reduced the filtration rate (31.73%) and viscosity (8.79%). These characteristics indicate that Agl9A is a good candidate to improve glucan degradation in the malting and brewing industry.     

来源于Laceyella sp.的α-淀粉酶基因克隆、重组表达及酶学性质研究

从土壤中筛选产淀粉酶菌株,对其淀粉酶基因进行克隆及异源表达,分析其酶学性质。采用固体淀粉筛选培养基,从安阳面粉厂附近土壤里分离得到一株产淀粉酶的菌株Laceyella sp.,编号为MF-8-1。然后利用同源克隆的方法得到淀粉酶编码基因AmyL。将AmyL与表达载体pET-22b(+)连接构建pET-22b-AmyL重组质粒,并转化至E.coli BL21(DE3)中进行表达。最后对重组酶进行分离纯化以及酶学性质测定。AmyL在E.coli中成功表达,重组酶AmyL分子量为55 kD,最适反应温度为45℃,最适pH值为6.0。在温度低于60℃时,有较好的温度稳定性;在pH 6.0-10.0内较稳定。酶的动力学研究表明,该酶的比活、Km和Vmax分别为185.39 U/mg、0.95 mg/mL、343.12μmol/(min·mg)。结果表明,AmyL在中温碱性条件下具有高活性且保持稳定,在洗涤剂、纺织、造纸等行业具有潜在的应用价值。     

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。     

固定化葡萄糖异构酶的研究

采用明胶包埋经热固定处理的链霉菌细胞,再用戊二醛交联的复合法制备固定化葡酶糠异构酶。选择了合适的包埋配比和戊二醛交联的最适条件。确定了制备固定化酶的工艺条件。对固定化酶的若干性质进行了试验研究,选择了一个较理想的转化条件,在此基础上进行了多次固定床反应器的连续转化试验(干固定化酶重量为1 kg),以40—44%(w/w)的双酶法液体葡萄糖为底物,在5 ×10~-3MgSO_4,5×10~-3Na_2SO_8,pH7.2.64℃±1℃的条件下,固定化葡萄糖异构酶的半衰期为30天以上,56—60天酶活保留原来的25%。每公斤干固定化酶可转化绝干葡萄糖2吨左右(转化率     

一株Sanguibacter sp.C4产几丁质酶基因的克隆与表达

Chi58是Sanguibacter sp．strain C4产生的一种胞外几丁质酶。通过chiA的特异性PCR引物探测到菌株C4中存在几丁质酶,并将扩增到的几丁质酶基因片段（chiA-F）克隆、测序后,提交GenBank数据库进行同源性搜索。对从GenBank中获得的高同源性序列进行比对,并根据保守区域设计2对PCR引物进行嵌套PCR,扩增出Chi58基因的开放阅读框（ORF）。测序结果表明该酶的ORF由1692个核苷酸组成,编码563个氨基酸,在N端有23个氨基酸的信号肽,其成熟蛋白的分子量应为58．544kDa。对其推导氨基酸的序列分析表明Chi58与沙雷氏菌的几丁质酶（如徂）有高度同源性（88．9％-99．6％）,其结构主要包括信号肽序列、PKD结构域和18家族糖苷水解酶结构域。将该基因克隆到pET32a（＋）载体构建重组质粒pChi58,转入大肠杆菌BL-21（DE3）进行融合表达。经IPTG诱导后,可见分子量约81．1kDa的融合蛋白的表达。     

桂花类胡萝卜素异构酶基因的克隆及表达分析

利用已构建的桂花‘堰虹桂’花瓣转录组数据库中Unigene序列信息,结合RT-PCR技术对1个桂花类胡萝卜素异构酶基因(Of CRTISO)的最大阅读框进行扩增,并测序验证。生物信息学分析表明Of CRTISO基因含有长为1 842 bp的开放读码框,编码613个氨基酸残基。桂花Of CRTISO与已知胡麻科和茄科植物的CRTISO序列相似性最高,系统进化树分析发现Of CRTISO与芝麻CRTISO(XP_011077785)亲缘关系最近,聚为同一小支。表达分析发现,Of CRTISO基因在桂花‘堰虹桂’花蕾前期花序中的表达量极低,花蕾后期其表达量逐渐增加,初开期达到高峰,而盛开期时,其表达量显著下降。对桂花不同花色品种花瓣中Of CRTISO基因的表达分析表明,桂花初开期Of CRTISO基因的表达量可能影响盛开期各品种花瓣中类胡萝卜素的积累。     

海栖热袍菌葡萄糖异构酶基因xylA的克隆、表达及酶学性质

海栖热袍菌(Thermotoga maritima)是嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的葡萄糖异构酶由于其出色的耐热性有着潜在的工业应用价值.由于海栖热袍菌苛刻的培养条件导致其葡萄糖异构酶产量较低.通过PCR方法克隆编码T. maritima MSB8葡萄糖异构酶基因xylA,构建重组质粒pHsh-xylA,转入Escherichia coli JM109,通过热激诱导表达.通过热处理和离子交换层析纯化两步得到电泳纯的酶制品,纯化倍数和回收率分别为8.02和49.02.对酶学性质研究表明,该重组酶为金属离子激活性酶,Mg2 ,Co2 对相对酶活有很强的激活作用,其最适pH为7.0,最适反应温度为95℃,且在pH 6～8之间有着较好的稳定性,在95℃下半衰期长达5 h以上.以葡萄糖为底物时的表观Km和Vmax分别为105 mmol/L和45.2 mol/min·mg.     

大肠杆菌葡萄糖异构酶基因在变铅青链霉菌中的克隆与表达

本文用穿梭质粒载体pSE-3,进行了大肠杆菌葡萄糖异构酶基因在变铅青链霉菌中的克隆与表达。把含有1.6kb葡萄糖异构酶基因的pX1200(4.3kb)质粒与pGEM-3(2.9kb)质粒分别用EcoRI酶解,T4DNA连接酶连接,转化E.Coli HB101(Xy1~-,Neo(?)),得到的重组质粒被命名为pX1203(7.2kb);将pX1203与穿梭质粒载体pSE-3分别用HindⅢ酶解,T_4DNA连接酶连接,转化E.Coli HB101,在含有新霉素的木糖培养基上筛选到转化重组体,其重组质粒被命名为pSE×100(10.6kb);把pSE×100转化变铅青链霉菌TK54的原生质体,在硫链丝菌肽(50μg/ml)和新霉素(50μg/ml)的平皿上得到了重组体。经质粒提取,酶切分析,再转化和葡萄糖异构酶活性测定,结果表明,大肠杆菌的葡萄糖异构酶基因确实已在链霉菌中克隆和表达。     

红花查尔酮异构酶基因的克隆及表达分析

实验通过下载已报道查尔酮异构酶基因序列,设计简并引物,利用RACE克隆红花查尔酮异构酶基因全长,克隆了两个红花查尔酮异构酶基因,分别命名为CtCHI1和CtCHI2,NCBI登录号分别为MF996507和MF996508。用在线软件对序列进行分析,并用MEGA进行进化树分析,CtCHI1全长967 bp,CtCHI2全长997bp,属查尔酮异构酶家族基因。定量PCR分析红花查尔酮异构酶基因表达得出,CtCHI1在花中且在时期2表达量较高,而在叶、茎及根中不表达,CtCHI2仅在茎中有少量表达。实验还发现,MeJA显著促进CtCHI1基因的表达,而对CtCHI2无调控作用,推测CtCHI1参与红花花中类黄酮的生物合成。实验成功克隆了两个查尔酮异构酶基因并对其进行表达分析,为红花类黄酮的生物合成及调控机理研究奠定基础。     

来源于Penicillium sp.C1的水产用中性植酸酶基因在毕赤酵母中的表达及性质研究

通过简并引物和TAIL-PCR技术从青霉Penicillium sp. C1菌株的基因组DNA中克隆得到一个新的植酸酶基因,命名为phyC1。其结构基因全长1 477 bp,5’端包含58 bp的内含子序列,该基因编码472个氨基酸和一个终止密码子,前23个氨基酸为信号肽。将PhyC1的成熟蛋白的编码基因在毕赤酵母菌GS115中高效分泌表达,重组蛋白经硫酸铵沉淀和阴离子交换柱和分子筛纯化后达到电泳纯。对其酶学性质分析表明:重组植酸酶PhyC1最适pH为6.5,在pH5.0-10.0的条件下具有较好的稳定性;重组植酸酶PhyC1最适温度为50℃。与现有商品植酸酶相比,PhyC1具有两个显著的特性,如低温条件下具有高活性,尤其是在低于20℃时;在中性pH 7.0条件下仍具有90%以上的相对酶活性,因此,植酸酶PhyC1的优良特性为其在水产行业的应用奠定基础。     

紫丁香查尔酮异构酶基因SoCHI的克隆及表达分析

采用RACE技术从紫丁香(Syringa oblata Lindl.)花中克隆获得查尔酮异构酶基因(CHI)的cDNA全长序列,命名为SoCHI,其编码的蛋白质为SoCHI蛋白。序列分析结果表明:SoCHI基因的开放阅读框(ORF)长度为684bp,编码227个氨基酸残基,并且,该基因全部由外显子构成,无内含子。SoCHI蛋白理论相对分子质量24 988,理论等电点p I 5.53,不稳定系数为47.58,平均亲水指数为-0.096,并包含2个氢键结合位点、2个活性催化位点和7个底物结合位点;在该蛋白质的二级结构中,α-螺旋、延伸链和无规则卷曲分别占该蛋白质氨基酸残基总数的31.7%、20.3%和48.0%。同源性比对结果表明:紫丁香与其他9种植物CHI蛋白的同源性很高(均在76%以上),与同科[木犀科(Oleaceae)]植物桂花(Osmanthus fragrans Lour.)和油橄榄(Olea europaea Linn.)CHI蛋白的同源性更高(达88%)。实时荧光定量PCR扩增结果表明:SoCHI基因的相对表达量在紫丁香的嫩叶中最高,在成熟叶中次之;该基因的相对表达量在紫丁香花发育过程中先上升后下降,并在花蕾期达到最高。研究结果显示:SoCHI基因编码的氨基酸序列相对保守,且其表达与紫丁香花呈色关系密切。     

Moxostoma的磷酸葡萄糖异构酶电泳研究

用水平淀粉凝胶电泳对290尾Moxostoma属3个种的胭脂鱼进行了磷酸葡萄糖异构酶(PGI)的研究,得到10种电泳表现型(Phenotype),由A与B两个位点控制。A位点向阳极迁移,有a、b、c、d及e5个等位基因;B位点向阴极迁移,有f及g两个等位基因。种间差异明显。 不同采集地区(德克萨斯、佛罗里达及路易斯安那)的鱼类,新鲜材料、冰冻材料及雌雄之间电泳结果无差异。     

内生菌Pseudomonas sp. G5 phzIR基因的克隆与表达

假单胞菌菌株G5是分离自香菜(Coriandrum sativumL.)茎内的一株内生菌,经BIOLOG系统分析其底物利用图谱,初步鉴定为桔黄假单胞菌Pseudomonas aurantiaca。大量研究已表明许多革兰氏阴性细菌应用群体感应系统,通过感应扩散性小信号分子―乙酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs),以种群密度依赖的方式调控基因表达,控制植物相关细菌的多种表型。本研究组合应用AHLs检测菌株Chromobacterium violaceum CV026和薄层层析分析,初步检测出菌株G5可产生几种可检测水平的AHLs信号分子,其中以N-hexanoyl-homoserine lactone(C6-HSL,HHL)为主,迁移率Rf值为0.4。进一步克隆和测序了该菌株中由PhzI和PhzR组成的群体感应quorumsensing系统的编码基因phzIR,并在大肠杆菌中异源表达了AHLs信号分子合成酶基因phzI。序列和系统进化分析表明它们与假单胞菌属其他的phzIR基因有高度同源性和进化上的保守性。     

蛋白质二硫键异构酶相关蛋白A的表达及性质的研究

克隆了Aspergillus niger T21中的蛋白质二硫键异构酶相关蛋白A（PRPA）基因,并将它插入pET23b表达载体。在E. coli中表达时,PRPA占菌体总蛋白的34%。经过超声破细胞、硫酸铵分级沉淀和离子交换层析获得了纯度大于90%的重组蛋白。PRPA有二硫键异构酶活性。在PRPA存在下,变性和还原的溶菌酶复性率和复性速度降低,电泳结果表明溶菌酶聚集增多。荧光结果表明PRPA表面有较多的疏水基团。     

来源于Bacillus sp. AR9 D-海因酶半理性设计的研究

D-对羟基苯甘氨酸是一种重要的精细化工品,在制药行业具有广泛的应用前景。酶法是生产D-对羟基苯甘氨酸的主要手段,但由于缺乏高催化效率的酶而限制了D-对羟基苯甘氨酸的生产。为了提高来自Bacillus sp. AR9的D-海因酶（HYD）的催化效率,进而提高D-对羟基苯甘氨酸的产量,对HYD的底物结合通道进行分析,选取底物通道瓶颈处的氨基酸进行饱和突变和筛选,以提高HYD的催化效率。结果显示,突变体F159S、F159A和F65V的活性相较于野生型HYD分别提高了51%、40%和17%,通过对突变体F65V、F159S和双位点突变F65V/F159S的酶动力学研究发现,突变体的Km值基本与野生型HYD相似,而kcat是野生型HYD的1.3、1.9和2.0倍,最终双位点突变F65V/F159S的催化效率kcat/Km是野生型HYD的2.4倍。高催化效率突变体的获得,以及对突变体动力学的分析,对酶法制备D-对羟基苯甘氨酸具有重要的研究意义和应用价值。     

猪骨骼肌磷酸葡萄糖异构酶的提纯及性质研究

本文报道猪骨骼肌磷酸葡萄糖异构酶（ＧＰＩ．ＥＣ ５．３．１．９）的提纯及其性质。设计了四步提纯法（稀盐溶液抽提、有机溶媒沉淀、透析、葡聚糖Ｇ－１００柱层析），对猪的五种不同解剖部位的骨骼风进行了ＧＰＩ的提纯。结果均得到聚丙烯酰胺凝胶电泳（ＰＡＧＥ）图谱为一条带的产品。提纯效果以猪股二头肌为例：提纯１０．６８倍、活力回收３２．３７％，比活力１．６×１０５单位。对提纯酶性质的研究表明；猪肌提纯的ＧＰＩ由三个亚基组成。分子量约为１２０Ｋｄ，等电点为 ６． ６，最适ｐＨ８．５，最适温度 ３５℃，米氏常数：６．０２ｍｍｏｌ／Ｌ，活化能为３２３７８．４焦耳／Ｋ，ｍｏｌ。免疫电泳实验证实猪肌提纯酶具抗原性。其免疫血清与自牛、兔、鸡、鱼的骨骼肌用同法提纯的ＧＰＩ有交叉免疫反应。免疫血清且对原酶液有抑制作用。猪肌ＧＰＩ与其它数种动物肌肉之ＧＰＩ的ＰＡＧＥ行为、混合电泳行为，等电聚焦行为、氨基酸组成等各方面基本相同，可以认为这是猪肌ＧＰＩ与其它数种动物肌肉的ＧＰＩ为同源蛋白质的佐证。