Metabolic engineering of Bacillus amyloliquefaciens for poly-gamma-glutamic acid (γ-PGA) overproduction

We constructed a metabolically engineered glutamate-independent Bacillus amyloliquefaciens strain with considerable γ-PGA production. It was carried out by double-deletion of the cwlO gene and epsA-O cluster, as well as insertion of the vgb gene in the bacteria chromosome. The final generated strain NK-PV elicited the highest production of γ-PGA (5.12 g l⁻¹), which was 63.2% higher than that of the wild-type NK-1 strain (3.14 g l⁻¹). The γ-PGA purity also improved in the NK-PV strain of 80.4% compared with 76.8% for the control. Experiments on bacterial biofilm formation experiment showed that NK-1 and NK-c (ΔcwlO) strains can form biofilm; the epsA-O deletion NK-7 and NK-PV strains could only form an incomplete biofilm.     

Bacillus halodurans菌株xynM基因的克隆、表达和序列分析

目的:用2株新分离鉴定的细菌克隆与最近源种(Bacillus halodurans C-125)木聚糖酶基因的同源序列,并对其进行序列分析。方法:根据已发表的近源种(C-125)的保守区序列设计引物,扩增出与其同源的木聚糖酶基因,进而用pQE31载体对该基因进行表达。同时对表达蛋白的三维空间结构进行网络模拟分析,对蛋白同源性进行比对分析。结果:克隆的木聚糖酶基因片段分别为1284bp和1236bp,而且该基因也成功表达;该蛋白是(α/α)6折叠构象,与C-125三者同属于一个分支上。结论:通过分析、表达蛋白编码外切-1,4-β-木聚糖酶,属于M家族。这该新分离菌株木聚糖酶的研究和应用提供了重要线索。     

高产γ-PGA菌株的分离筛选与菌种初步鉴定

从高温处理过的腐乳和豆豉中分离到一系列单菌落,通过不同的培养基初筛、复筛,得到一株高产-γPGA的菌株N6,根据《常见细菌系统鉴定手册》和《伯杰氏细菌鉴定手册》第九版,对N6进行了形态和生理生化特征的分析,以及对产物进行了红外光谱法测定,初步鉴定该菌为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis。     

小麦γ-TMT基因的克隆与表达分析

γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是维生素E合成途径的关键酶之一。该研究采用RT-PCR方法,从小麦品种‘中国春’中克隆得到小麦γ-TMT基因的3个同源拷贝,其CDs(codingsequence)序列相似性为99.12%;其中Ta-γ-TMT-6A和Ta-γ-TMT-6B编码区长度为1101bp,编码366个氨基酸,而Ta-γ-TMT-6D因发生无义突变,编码365个氨基酸。生物信息学分析表明,3个蛋白分子量分别为39.58、39.53和39.50kDa,理论等电点分别为6.67、6.41和7.08,都属于亲水性不稳定非分泌型蛋白。系统进化分析表明,小麦Ta-γ-TMT蛋白与糜子Pm-γ-TMT的亲缘关系相对较近。实时定量PCR分析表明,小麦Ta-γ-TMT基因在根、茎、叶、颖壳、种子中均有表达,在叶片中表达量最高;ABA、NaCl、PEG均能诱导Ta-γ-TMT基因的上调表达。该研究结果为进一步探讨小麦γ-TMT基因的功能奠定了基础。     

真养雷氏菌DKC1菌株镉抗性czcC基因的克隆与表达

利用PCR技术从真养雷氏菌 (Ralstoniaeutropha)菌株质粒中扩增出 1 2kb的镉抗性系统结构修饰蛋白的编码基因czcC ,然后将其克隆到pGEM T easy载体上 ,构建重组质粒 ,经EcoRⅠ酶切分析和核苷酸序列分析 ,与Gen Bank中登录的czcC基因序列相似性高达 98% ,显示其具有正确的czcC基因核苷酸序列 ,并利用pET 30a( )Vector在E .coliBL2 1中进行了成功表达。为进一步研究微生物抗镉机理及构建耐镉基因工程菌提供重要的基础资料     

中国鸭IFN—γ基因的克隆与表达

鸭乙型肝炎病毒（DHBV）感染鸭,是研究IFN－γ在机体自然感染过程中机体与病毒的相互作用和病毒的清除机制的良好动物模型。从PHA刺激后的鸭外周血单核细胞（PBMC）中提取RNA,通过RT－PCR获得鸭IFN－γ（DuIFN-γ）cDNA基因,构建DuIFN-γ真核表达质粒,转染COS－7细胞,经细胞病变效应（CPE）抑制分析和MTT法对重组DuIFN-γ滴度进行测定。实验表明,重组DuIFN-γ能够抑制VSV感染鸭胚成纤维细胞而产生的细胞病变效应。抗－DuIFN-γ抗体,能中和这种抗病毒活性。并且,GST－DuIFN-γ融合蛋白在大肠杆菌中得到表达和进一步纯化。     

Bacillus amyloliquefaciens C-1胞外抑菌脂肽的分离与鉴定

Bacillus amyloliquefaciens C-1为本实验室从即食食品中分离出的菌株,其发酵液上清具有一定的抑菌活性。通过酸沉淀法从发酵液上清中分离粗脂肽,并确定脂肽是发酵液上清中具有抑菌活性的物质。本实验以蜡样芽孢杆菌MS10362R(产黑色素)、蜡样芽孢杆菌CMCC63301(不产黑色素)和大肠杆菌O157∶H7 CDC157为指示生物进行粗脂肽的抑菌活性测定,结果显示0.1 mg/m L的脂肽对这三个菌的6 h生长抑制率分别96%、75%、93%;同时在不同温度、蛋白酶和有机溶剂处理下分别测定了该脂肽的抑菌活性稳定性,结果显示C-1抑菌脂肽对这些处理均不敏感,其抑菌活性非常稳定,具有很好的开发应用潜力。     

风信子HAG1基因的克隆与表达

根据AG同源基因MADS Box的保守性, 设计简并引物, 进行RT-PCR, 从风信子的花器官中分离出HAG1基因. 分析表明, 该基因与AG的同源基因具有较高的同源性. 以HAG1 MADS Box以外的3′端序列为模板合成探针, 进行Northern杂交分析, 在根和叶片中未检测到HAG1 mRNA的积累, 但在处于花粉母细胞和单核花粉时期的花器官中其RNA的积累水平则相当高. 利用PCR技术, 并结合序列测定方法, 从低激素浓度条件下分化再生雄蕊的花芽中检测到HAG1的片断, 而从高激素浓度条件下分化再生花被片的花芽中未检测到该片断, 推测激素浓度、同源异形基因及花器官特征之间存在密切联系.     

乙型肝炎病毒C蛋白基因的克隆表达

根据已知的C蛋白基因序列设计一对引物,用PCR法从HBV adw亚型全基因组克隆中扩增出约500bp的NDA片段,将该基因克隆到表达质粒pQE30中,转化大肠杆菌,进一步对重组质粒中的插入片段进行DNA测序,证明是C基因,阳性克隆子经IPTG诱导后,获得了目的蛋白的表达,菌体经超声破碎后,目的蛋白主要存在于上清中,为下一步研究其抗原性和免疫原性奠定了基础。     

斑马鱼TK1基因的克隆表达

目的:克隆斑马鱼TK1基因的cDNA序列,并在大肠杆菌中诱导表达,对其产物进行生物学活性鉴定。方法:采用RT-PCR和RACE方法,克隆TK1的cDNA全长序列。表达载体在大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达。表达蛋白利用镍离子柱纯化。结果:获得TK1基因的cDNA全长序列,编码一个分子量为26kD的蛋白。结论:TK1融合蛋白在28℃条件表现出比较高的生物学活性,达到0.45 U/mg。     

芒果MSOC1基因的克隆与表达分析

MADS-box转录因子在多种植物的发育过程、特别是花器官的发育过程中发挥着重要的作用。为研究MADS-box转录因子在芒果花器官发育中的作用,利用RT-PCR和RACE技术分离到1个芒果的SOC1基因,命名为MSOC1(GenBank登录号为KP404094)。MSOC1编码区为733bp,编码223个氨基酸,蛋白质相对分子质量为25.6kD,理论等电点为8.96。序列比对和系统进化树分析表明,MSOC1具有保守的MADS-box及半保守的K区,属于MADS-box家族SOC1/TM3亚家族。组织特异性表达分析表明,MSOC1基因在芒果各个组织部位均有表达,但在茎、叶和花芽中表达量高,而在根和花中表达量低。     

菊芋HtCCR1基因的克隆与表达分析

肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是木质素合成代谢的关键酶。该研究以菊芋(Helianthus tuberosus L.)‘廊芋8号’为材料,克隆到1个菊芋的CCR基因,命名为HtCCR1(GenBank登录号为MN205540),其开放阅读框(ORF)长975bp,编码324个氨基酸,其中含有FR_SDR_e保守结构域。系统进化分析表明,HtCCR1与向日葵CCR蛋白(XP_021989763.1)共聚于一支,二者亲缘关系最近。实时定量PCR分析表明,HtCCR1基因在菊芋茎和叶中的表达量显著高于在根和块茎中;盐(150mmol·L-1 NaCl)胁迫处理6、12和24h后,处理组HtCCR1基因的表达量均显著高于对照组;干旱(20%PEG6000)胁迫6和12h后,处理组HtCCR1基因的表达较对照组均显著上调。成功构建pET-28a-HtCCR1原核表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3)并诱导出了符合预期大小的蛋白,表明HtCCR1重组蛋白已成功表达。该研究结果为进一步研究HtCCR1基因的功能及利用基因工程手段调节菊芋中木质素的生物合成奠定了基础。     

青花菜萝卜硫素合成相关基因BoCYP83A1的克隆与表达分析

CYP83A1基因是萝卜硫素合成代谢中的关键基因,该试验以青花菜品种CDBY-10为材料,利用RACE和RT-PCR方法,获得BoCYP83A1基因的全长序列。该基因全长1 509bp,编码502个氨基酸,包含保守的P450结构域。通过实时荧光定量PCR分析了BoCYP83A1基因在不同品种、不同组织以及不同激素处理下的表达水平。系统进化树分析表明,BoCYP83A1与结球甘蓝亲缘关系最近。BoCYP83A1基因在不同品种间的组织特异性不同:在青花菜品种CDBY-10的根、茎、叶3个组织间表达水平差异较小,在品种CDBY-12中表现为茎叶根,在CDBY-14中则表现为根茎叶。MeJA及SA处理均能够引起BoCYP83A1基因表达量的变化:经MeJA处理后,BoCYP83A1基因表达量升高至对照的1.9倍,而后有少量下降;经SA处理后,BoCYP83A1基因表达水平迅速降低,在6h时降低至对照的0.1倍,而后逐渐回升至对照的表达水平。研究表明,BoCYP83A1基因在不同青花菜品种中的表达特性不同,其表达能够被MeJA和SA所调控。青花菜BoCYP83A1的克隆及鉴定为培育高萝卜硫素含量的青花菜新品种奠定了理论基础。     

猪γ干扰素基因的克隆、表达及其纯化

以RT-PCR方法,从经丝裂原诱导的猪外周血淋巴细胞总RNA中扩增出编码猪IFNγ的基因。经测序证实后插入载体pJLA503,并实现在大肠杆菌中的高表达。表达产物以包涵体形式存在,经7mol/L盐酸胍变性及精氨酸存在的情况下复性。再经DEAE-Sepharose离子交换柱、Sephdex-200凝胶过滤柱分离获得电泳单一纯猪IFN-γ蛋白,细胞病变抑制实验检测纯化产物有干扰素活性。     

葡萄抗白粉病相关基因γVPE的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR技术,从抗病的中国野生华东葡萄‘白河-35-1’和感病的欧洲葡萄‘佳丽酿’中克隆了液泡加工酶基因(γVPE),分别命名为VpγVPE和VvCγVPE。克隆的2个γVPE基因cDNA长度均为1 624bp,ORF为1 482bp,编码493个氨基酸。氨基酸多序列对比分析发现,‘白河-35-1’、‘佳丽酿’、‘无核白’和‘黑比诺’葡萄中的γVPE基因底物结合口袋域的3个关键氨基酸之一的丝氨酸(Ser395)均变为丙氨酸(Ala),与其他植物的VPE基因底物口袋结合域有所不同。实时荧光定量PCR表明,在白粉菌诱导后的不同时期内,γVPE基因在感病葡萄和抗病葡萄中的表达模式不同,抗病株系中VpγVPE基因的表达量在诱导后的前期(4h和48h)和后期(168h)均有所增加,而感病株系中VvCγVPE基因在诱导后4h表达量最高,随后降低。γVPE基因在白粉菌诱导后不同时期内表达量的变化,表明γVPE基因在一定程度上与葡萄的抗性相关。研究结果为进一步揭示γVPE基因在抗病过程中的分子机理奠定了基础。     

丙型肝炎病毒C+E1区基因在原核细胞中的克隆与表达

将丙型肝炎病毒Ｃ＋Ｅ１区基因插入到原核高效表达载体ｐＢＶ２２１质粒中,构建了质粒ｐＢＶ２２１ＨＣＶ／Ｃ＋Ｅ１作为表达载体,然后,将含有该质粒的宿主大肠杆菌进行升温诱导表达ＨＣＶ／Ｃ＋Ｅ１区基因,并对表达产物进行了生物活性的检测。结果表明,插入到表达载体ｐＢＶ２２１中的ＨＣＶ／Ｃ＋Ｅ１基因片段能够得到有效的表达,表达产物主要为非融合蛋白形式存在于细胞中,同时这种Ｃ区和Ｅ１区连接共表达的产物保持了良好的抗原活性     

香蕉MuNPR1-1基因的克隆与表达分析

利用同源序列法克隆了中山大蕉中的MuNPR1-1和MePR-1基因,RT-PCR分析了MuNPR1-1和MePR-1基因对香蕉枯萎病4号小种的应答反应,结果表明抗病的中山大蕉幼苗叶片经香蕉枯萎病4号小种接菌诱导后,MuNPR1-1基因的表达水平在诱导后12 h达到最高,高表达持续到24 h,在72 h降到接近起始状态,病原相关蛋白MePR-1基因的表达在24 h达到最高,48 h开始下降,72 h又恢复到起始水平。而感病的粉蕉中MuNPR1-1在0、12和24 h无明显变化,在48-72 h表达增加,病原相关蛋白MePR-1基因的表达在0、12和24 h无明显变化,在48-72 h有增加,但表达强度低于中山大蕉。这表明了抗病的中山大蕉的MuNPR1-1基因对病原菌信号分子的反应比感病品种粉蕉敏感,有助于激活下游防卫基因的表达。     

莱氏野村菌Cq菌株几丁质酶基因的克隆与表达分析

【目的】为揭示昆虫病原真菌分泌的几丁质酶对宿主感染致病时的作用,对莱氏野村菌Cq菌株几丁质酶基因进行了克隆与表达,并检测了表达产物的活性。【方法】采用CTAB法提取菌体DNA,设计特异性引物,多次PCR扩增克隆莱氏野村菌Cq菌株几丁质酶基因全序列,并克隆基因的ORF片段chit1,与载体pPIC9K相连接,构建表达载体pPIC9K-Chit1,转入毕赤酵母感受态细胞中,然后通过1.5mg/L浓度的G418筛选及PCR验证,将阳性转化子进行诱导培养,对发酵液分别进行酶活性测定试验、几丁质酶透明圈验证试验和SDS-PAGE电泳检测。【结果】莱氏野村菌Cq菌株几丁质酶基因全长序列为2756bp(NCBI登录号:EU795711),PCR扩增得到开放阅读框ORF片段chit1为1827bp,其中包含3个内含子,5′端非编码区长76bp,3′端非编码区240bp,编码424个氨基酸的几丁质酶前体,理论信号肽剪切位点在Gly(20)与Leu(21)之间;毕赤酵母重组细胞发酵液中几丁质酶活性随着发酵时间的延长而增加,72h达到最大值482.5U/100μL,透明圈活性验证试验显示,在含1%的几丁质平板上可出现明显的透明圈,表达产物SDS-PAGE电泳检测其分子量为41.0kDa。【结论】本研究克隆到莱氏野村菌Cq菌株几丁质酶基因,其ORF成功重组到毕赤酵母中并表达出有活性的几丁质酶。基因表达产物的利用对进一步研究病原真菌染病昆虫的机制等具有重要意义。     

苏云金芽孢杆菌Rpp02菌株cry1Ac20基因的克隆及表达

Rpp02菌株是本实验室分离的一株对鳞翅目等多种害虫具有高毒力的苏云金芽孢杆菌莫里逊亚种 (Bacillus thuringiensis subsp. morrisoni), 经PCR检测,它含有cry1Ac基因。对其基因组DNA进行PCR扩增,得到大约4 kb的产物。测序结果表明,该片段含有一个较大的ORF框,基因编码区为3 534 bp,编码1 177个氨基酸,分子量为133.144 kD,pI 4.952, 为弱酸性蛋白质,亮氨酸（Leu）、丝氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）3种氨基酸含量最高,分别为8.0%、7.8%、7.7%。该基因序列与cry1Ac序列同源性达到99%,并被国际Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会命名为cry1Ac20。生物测定表明,该基因在大肠杆菌中得到了表达,表达产物具有较强的杀虫效果,试喂菜青虫48 h后,校正死亡率为88.78%。     

红霉素合成蛋白基因的克隆和高表达

文献报道红霉素合成蛋白DEBS2 (6-脱氧红霉内酯B合酶)(374 kD)基因在大肠杆菌(Escherichia coli)中异源表达量比较低,难以开展后续蛋白纯化和结构等研究.为获得该大蛋白基因的异源高表达,本研究通过PCR的方法,对编码红霉素合成蛋白DEBS2的基因起始5'端设计了起始密码子之后的十一个简并密码子序列,随机筛选获得在表达宿主BL21(DE3)中高表达的简并序列质粒,质粒命名为DEBS2-17.结果 表明:mRNA的起始二级结构影响200 kD以上的蛋白质表达水平.本研究为开展红霉素合成蛋白的结构及生化研究提供理论基础,同时对表达分子量200 kD以上蛋白具有一定借鉴意义.