极耐热性b-葡萄糖醛酸酶的高效表达和酶学性质及其 应用

从海栖热袍菌克隆出编码热稳定性b-葡萄糖醛酸酶基因, 以热激载体pHsh为表达质粒, 在大肠杆菌中得到高效表达。基因表达产物通过一步热处理后, 酶纯度达电泳均一。纯化重组酶酶学性质研究表明, b-葡萄糖醛酸酶的最适反应温度为80oC, 最适反应pH为5.0, pH 5.8~ 8.2之间酶的稳定性较好, 80oC的半衰期为2 h, SDS-PAGE结果显示分子量为65.9 kD, 与理论推算值相吻合。以对硝基苯-b-葡萄糖醛酸苷(pNPG)为底物时, 其动力学参数Km值0.18 mmol/L, Vmax值为312 u/mg。初步的应用分析表明, 该重组酶能催化甘草酸转化为甘草次酸。     

白蚁内切-β—1，4-葡聚糖酶基因的克隆、表达、纯化及酶学性质的研究

提取了台湾家白蚁总RNA并反转录获得eDNA,PCR扩增出白蚁内切葡聚糖酶的基因,并将目的基因分别克隆到大肠杆菌和酿酒酵母载体中,构建了产内切-β-1,4-葡聚糖酶的基因工程菌。由于大肠杆菌会有少量的泄漏表达,而所用的酿酒酵母表达载体是本实验室构建带有INU信号肽的表达载体,故都可采用刚果红平板染色法筛选具有羧甲基纤维素酶（CMCase）活性的重组转化子。利用金属镍亲和层析对大肠杆菌表达的内切-β-1,4-葡聚糖酶进行纯化,CMC酶活检测显示纯化酶的最适温度和最适pH值分别为42℃、6．5;内切-β-1,4-葡聚糖酶的Vmax为0．071mg／mL·min,Km值为80．2712mg／mL。     

氧化葡萄糖酸杆菌中5-葡萄糖酸脱氢酶基因的克隆、表达及酶学性质分析

根据NCBI上的报道的基因序列设计引物,以氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)H24的基因组为模板,获得5-葡萄糖酸脱氢酶(Ga5DH)基因,将其与表达载体pET-28a连接,构建重组质粒pET-28a-Ga5DH,并转化大肠杆菌Rosetta进行表达。SDS-PAGE检测结果显示,表达蛋白的分子大小为26.5 kD,纯化后酶活达7.83 U/mg。酶学性质分析表明,该酶的最适反应温度为40℃,最适pH为11。在pH 9-11的缓冲中保温8 h,酶活力仍有80%以上的残余。该酶对多种有机溶剂具有良好的耐受性。     

黑曲霉β-葡萄糖苷酶的酶学特性研究

研究黑曲霉β-葡萄糖苷酶的酶学特性,采用酶学研究方法,通过硫酸铵沉淀、Sephadex G-25脱盐和Sephadex G-100纯化了β-葡萄糖苷酶,并进行了黑曲霉β-葡萄糖苷酶的最适反应温度、最适pH、热稳定性、pH稳定性及米氏常数等特性研究,采用SDS-PAGE凝胶电泳测定了分子量。研究表明,β-葡萄糖苷酶的最适反应温度为70℃、最适反应pH为4.5;在40、50和60℃下较稳定,80℃以上稳定性差;β-葡萄糖苷酶在pH为3、7、8、9的缓冲液中的稳定性很差,在pH为4、5、6的缓冲液中稳定性较好,其中在pH为5时,稳定性最好;酶的Km=41.67 mmol/L,Vmax=23.81 U/L;其分子量为65.2 ku。β-葡萄糖苷酶在饲料工业具有良好的应用前景。     

基于膨润土的层柱黏土固定β-葡萄糖醛酸苷酶的研究

以膨润土制备的层柱黏土为载体,考察给酶量、固定化pH、温度和时间对固定化β-葡萄糖醛酸苷酶活性的影响,并对其操作稳定性进行研究。结果表明：给酶量为2700U／g,最适pH为3．6,固定化温度40℃,固定化60min条件下固定化酶催化活性较高;酶经固定化后其热稳定性及储存稳定性显著提高。     

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.     

嗜热厌氧乙醇杆菌α-葡萄糖苷酶基因的表达及酶学性质的研究

用PCR方法从嗜热厌氧乙醇杆菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)JW200中扩增出编码a-葡萄糖苷酶的基因,将其克隆到大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pTrc99A上并获得表达a-葡萄糖苷酶的大肠杆菌重组菌。重组菌经IPTG诱导表达,SDS-PAGE检测出蛋白相对分子量约89kDa,经阴离子交换层析和凝胶层析纯化后的a-葡萄糖苷酶最适反应温度为70℃,最适反应pH为5～5.5,且在pH 5.5～6.5之间有较高的稳定性。重组a-葡萄糖苷酶在70℃下105 min后酶活仍达到80%。     

重组根瘤农杆菌葡萄糖耐受型β-葡萄糖苷酶性质

目前已发现的葡萄糖耐受型β-葡萄糖苷酶均来源于真菌, 尚无原核细胞来源的相关报道。从根瘤农杆菌LBA4404中克隆β-葡萄糖苷酶基因bg1, 将其构建在表达载体pET-28b上, 转化Escherichia coli RP (DE3), IPTG诱导表达。重组β-葡萄糖苷酶的比活高达36.7 μmol/(min·mg)。对经过Ni柱纯化的重组酶进行酶学分析发现: 该酶是糖基水解酶家族1的成员, 底物亲和力高, 专一性低, 在温度为40°C和pH在5-8之间时具有较高的酶活, 在低于40°C和pH 5-10之间时可稳定保存。以pNP-β-Glc为底物, 该酶的最适pH为6.4, 最适温度为60°C, 在37°C和pH 6.4的反应体系中, 该酶的Km为0.09 mmol/L, 竞争性抑制剂葡萄糖酸-δ-内酯和葡萄糖的Ki分别为0.03 mmol/L和75 mmol/L, 具有很高的葡萄糖耐受性, 当金属离子Ag+和Zn2+存在时, 酶活被明显抑制。该酶对pNP-β-Gal和pNP-α-Glc的Km分别为3.61 mmol/L和14.31 mmol/L。     

真菌产3种β-D- Glucuronidase酶学性质

分离筛选到能代谢甘草酸并产生不同产物的3株菌株,其中Penicillium sp.Li-3转化甘草酸生成GAMG,As-pergillus sp.Li-20生成GAMG和甘草次酸,Aspergillus sp.Li-62生成甘草次酸。对这3株菌表达β-D-葡萄糖醛酸苷酶的酶学性质进行了研究,结果表明:Penicillium sp.Li-3、Aspergillus sp.Li-20和Aspergillus sp.Li-62β-D-葡萄糖醛酸苷酶最适催化pH分别为4.2~4.6,5.8和6.2,最适催化温度为50、45和55℃。Penicillium sp.Li-3表达的β-D-葡萄糖醛酸苷酶Km为0.328μmol/L,Vmax为0.003 5 mmol/(L.min);Aspergillus sp.Li-20β-D-葡萄糖醛酸苷酶Km为3.61 mmol/L,Vmax为0.034 mmol/(L.min);而Aspergillus sp.Li-62β-D-葡萄糖醛酸苷酶Km为0.43 mmol/L,Vmax为0.106 mmol/(L.min)。     

普鲁兰酶基因在解淀粉芽孢杆菌BF7658菌株中的分泌表达

根据文献报道的核苷酸序列合成Bacillus deramificans普鲁兰酶成熟肽编码基因BdP。将BdP基因插入芽孢杆菌分泌表达载体pUC980信号肽编码区下游,获得重组质粒pUC980-BdP,重组质粒转化中温α-淀粉酶生产菌解淀粉芽孢杆菌BF7658菌株。摇瓶发酵实验表明,重组转化子发酵液有明显普鲁兰酶酶活,约48h酶活达到最高水平,为2．8ASPU／mL。酶学性质分析表明,重组酶最适作用温度约为60℃,最适反应pH为5．0,60℃保温3h仍保存50％的活性。重组酶性质适合淀粉糖化工艺的要求。     

腾冲嗜热杆菌热稳定海藻糖磷酸化酶的基因表达与酶的分子生物学性质研究

分离克隆了腾冲嗜热杆菌(Thermoanaerobacter tengcongensis)海藻糖磷酸化酶(TreP)的编码基因(treP), 该酶可催化以葡萄糖和α-1-磷酸葡萄糖为底物的海藻糖合成反应及其逆向的分解反应. 反向mRNA点杂交实验表明, 腾冲嗜热杆菌中treP基因在高盐胁迫条件下表达量增加, 而在海藻糖诱导条件下表达量降低. 将该基因导入不含TreP的大肠杆菌中进行诱导表达, SDS-PAGE表明, 异源表达的TreP分子量约为90 kD, 与预期值相同. 通过葡萄糖氧化酶法测定分解产物葡萄糖的产率表明: TreP催化海藻糖分解反应的最适温度是70℃, 最适pH值为7.0; 通过HPLC检测合成产物海藻糖的产率表明: TreP催化合成反应的最适温度为70℃, 最适pH值为6.0. 在最适反应条件下, 50 μg的TreP粗酶可催化25 mmol/L α-1-磷酸葡萄糖与葡萄糖在30 min合成11.6 mmol/L海藻糖; 而同量的酶在同样时间内仅能将250 mmol/L海藻糖分解生成1.5 mmol/L葡萄糖. 以上体内胁迫和诱导表达分析及体外酶学性质分析均证明该酶的主要功能是催化海藻糖的合成反应. 热稳定性实验表明, 该酶性质比较稳定, 在50℃下温育7 h还能保持77%以上的活性, 是一个有潜在工业用途的新的热稳定海藻糖合成酶.     

极端耐热纤维素酶Cel74的表达、纯化与特性

从海栖热袍菌中克隆出编码热稳定性的纤维素酶基因,以热激载体pHsh为表达质粒,构建重组质粒phsh—Ceff4,并转化至大肠杆菌中进行表达。基因表达产物通过热处理和离子交换层析,重组酶纯度达电泳纯。对纯化的重组酶酶学性质研究表明,最适反应温度85℃,最适反应pH4．6,pH4．5—6．0之间酶的相对酶活在80％以上。Co^2＋对酶活性有促进作用,Ca^2＋、Mg^2＋、Zn^2＋不影响酶活性,而Cu^2＋、Ni^2＋、Mn^2＋对酶活性有抑制作用。     

耐高温β-糖苷酶的乳糖水解活性及转糖基活性

β-糖苷酶（ttβGLY）是Thermus thermophilus产生的一种耐高温酶,以乳糖为底物的酶反应研究表明：该酶具有较高的乳糖水解活性,其最适温度为70℃,最适pH为7．0,乳糖水解的Km=1．566mmol／L,Vmax=0．406mmol／min,在70℃有较好的热稳定性。该酶同时具有较强的转糖基活性,在以40％乳糖为底物,加酶量42．5U／mL、反应温度70℃、反应时间16h的条件下,低聚半乳糖的合成率达到35．3％。水解产物葡萄糖对乳糖水解反应和转糖基反应具有抑制作用,是影响GOS合成的重要因素。     

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。     

木瓜凝乳蛋白酶的酶学性质研究

以酪蛋白为底物,木瓜凝乳蛋白酶的最适反应温度为80℃(pH7.0),最适pH为3-5(37℃)。在pH为7.0、反应温度为37℃的条件下,木瓜凝乳蛋白酶的Km值为1.25g·L-1,Vmax为0.1 g·L-1min-1。低浓度的NaCl和Ca2+对木瓜凝乳蛋白酶有激活作用,盐酸胍对其有抑制作用。     

多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)β-葡萄糖苷酶基因在大肠杆菌中的表达、纯化及酶学性质分析

从多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa1．794)中克隆得到β—葡萄糖苷酶基因bglA。将其构建在大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pET28a( )上,转化E．coli BL21,获得重组工程菌BL1979。重组表达的β—葡萄糖苷酶的酶活力达到24．7IU／mL,经镍柱纯化后的β—葡萄糖苷酶最适温度为37℃,最适pH值为7．0,该酶经纯化后纯度可达92．7％。用非变性梯度聚丙烯凝胶电泳发现该酶具有多种寡聚体形式,经荧光底物活性染色表明这些寡聚体均具有β—葡萄糖苷酶活性。     

植酸酶phyAm基因结构延伸突变改善酶的热稳定性

将来源于黑曲霉N25的植酸酶基因phyA^m重组于大肠杆菌表达载体pET-30b（＋）,以重组表达载体pET30b-FphyA^e为模板经PCR扩增获得结构延伸突变植酸酶基因phyA^m（在植酸酶基因C端增加了来源于pET-30b-FphyA^m载体上13氨基酸残基）。含突变基因的重组表达载体pPIC9k-phyA^e在GS115酵母中表达。纯化的突变酶pp-NP^e与野生型酶PP-NP^m-8相比：PP-NPA^e的最适反应温度上升了3气,75℃处理10min,热稳定性提高21％,比活力略有提高。最适反应pH为5．6,有效pH范围pH4,6到pH6．6。比未突变酶扩大了0.4单位。     

海栖热袍杆菌来源的极耐热碱性果胶裂解酶的表达、纯化及定性

将来源于极端嗜热菌属海栖热袍杆菌Thermotoga maritima MSB8的编码碱性果胶裂解酶的结构基因pelA与新型热激质粒pHsh连接, 得到重组质粒pHsh-pelA, 运用mRNA二级结构预测软件对pHsh-pelA的翻译起始区的二级结构进行优化, 得到了具有最佳mRNA二级结构及自由能的质粒pHsh-pelC。将重组质粒pHsh-pelC转入大肠杆菌JM109(DE3)进行表达, 得到了一种极耐热性碱性果胶裂解酶(PelC)。对重组酶的酶学性质研究发现, 该酶的最适反应温度为90oC, 最适反应pH为8.5, 在pH 8.2~9.8之间酶活力稳定, 95oC酶活半衰期为2 h, 并且该酶依赖Ca2+作为活性离子。在工业生产常用温度60oC下, 该酶能够长时间保持稳定, 并具有较高的酶活力。以多聚半乳糖醛酸(PGA)为底物时, 其动力学参数Km值为0.11 mmol/L, Vmax值为327 U/mg。SDS-PAGE结果显示该重组酶的分子量为43 kD, 与理论值相符。基于热激载体pHsh的重组表达系统具有诱导表达简便、诱导方式廉价的优点, 且重组酶热稳定性非常好, 这对该酶的大规模发酵应用具有重要意义。     

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。     

扣囊复膜孢酵母α-淀粉酶基因在乳酸克鲁维酵母中的表达与重组酶性质

通过PCR方法从扣囊复膜孢酵母基因组DNA中克隆获得α-淀粉酶基因成熟肽编码区（SfA）,插入乳酸克鲁维酵母表达载体pKLACl的d因子信号肽下游,构建重组表达载体pKLACl-SfA。重组载体转化乳酸克鲁维酵母GG799,筛选获得表达α-淀粉酶SfA水平较高的重组茵。酶活检测和SDS．PAGE电泳检测均显示,重组茵分泌重组酶SfA到发酵液中。酶学性质研究表明：SfA最适温度为45℃,最适pH5．0,在pH4．5～5．5、50℃条件下保持稳定。Ca2＋等二价金属离子对SfA酶活有激活作用,EDTA强烈的抑制SfA活性。HPLC分析显示SfA水解糊精获得麦芽寡糖和少量葡萄糖,其中麦芽三糖是主要产物,占水解产物总量的52％。