极端嗜热菌海栖热袍菌α-葡萄糖醛酸酶的高效表达和重组酶的纯化

α-葡萄糖醛酸酶作为木聚糖降解的限速酶之一,在木聚糖类半纤维素的生物转化中起着重要的作用。海栖热袍菌Thermotoga maritima是一个嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的极耐热性酶类具有非常可观的工业应用前景。但热袍菌属Thermotoga的基因在大肠杆菌中的表达一般较困难。研究了T. maritima中的极耐热性α葡萄糖醛酸酶基因在大肠杆菌不同菌株中的表达水平及纯化技术。结果表明,稀有密码子AGA、AGG和AUA限制了该基因在大肠杆菌中的表达,在大肠杆菌BL21-CodonPlus(DE3)RIL可得到高效表达,重组蛋白表达量达20%,比酶活比野生菌株提高5倍;重组蛋白经热处理和金属Ni²⁺的亲和层析提纯后,达到了电泳纯,提纯倍数为5.1倍,收率为55.1%。对重组菌诱导表达条件的研究表明,营养丰富的TB培养基有助于重组菌的生长, 重组菌生长至OD₆₀₀为0.7～0.8时添加IPTG诱导5h后重组蛋白的表达量最高。     

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.     

海栖热袍菌耐高温β-半乳糖苷酶基因的克隆和表达

本文主要研究了在大肠杆菌中克隆和表达海栖热袍菌(Thermotoga maritima) MSB8的一个b-半乳糖苷酶基因 (TM_0310)。以海栖热袍菌基因组DNA(GenBank登录号AE000512)为模板, 设计特异性引物带有NcoI-HindIII酶切位点, 克隆得到的该基因全序列为2019 bp, 编码672个氨基酸, 分子量为78.972 kD。该基因编码的蛋白质属于42族, 根据氨基酸同源性分析, 该b-半乳糖苷酶与Thermotoga petrophila RKU-1来源的假想的b-半乳糖苷酶(GenBank登录号ABQ46628.1)以及Thermotoga sp. RQ2来源的b-半乳糖苷酶(GenBank登录号EDQ29256.1)同源性最高, 均为95％。重组转化子经诱导酶比活可达2.08 U/mg蛋白。粗酶液经过80℃热处理10 min, 酶活残留70％以上, 表明该酶有很好的耐热性, 在高温工业环境中有良好应用前景。     

重组极耐热木聚糖酶和重组极耐热漆酶协同漂白麦草浆

利用来自海栖热袍茵的重组极耐热木聚糖酶XynB和来自嗜热栖热菌Thermus thermophilus HB27的重组极耐热漆酶Tth-laccase对麦草浆进行协同漂白。结果表明,当未漂浆经XL漂序处理(X:重组木聚糖酶用量20 U/g绝干浆,pH 5.8,温度90℃,浆浓8%,处理时间2 h;L:重组漆酶用量3 U/g绝干浆,pH 4.5,温度90℃,浆浓8%,处理时间1.5 h),可获得最佳漂白效果。与对照浆比较,XL处理使浆料白度提升11.5%ISO,卡伯值降低6.9。双酶协同处理在改善浆料可漂性的同时,对纸浆纤维强度无负面影响。在后续过氧化氢漂白段中,当漂终白度相近时,XL预处理浆可节省约50%H_2O_2消耗量。     

诺卡氏菌形放线菌β-甘露聚糖酶的纯化和性质

产β－１,４－Ｄ甘露聚糖酶的诺卡氏菌形放线菌（Ｎｏｃａｒｄｉｏｆｏｒｍ ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ）菌株ＮＡ３－５４０,发酵培养７２ｈ,发酵液离心去菌体,上清经硫酸铵沉淀,９５％乙醇沉淀,ＣＭ－Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ａ５０柱层析、羟基磷灰石柱层析、ＤＥＡＥ－纤维素离子交换及Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ－１００分子凝胶过滤柱等步骤,β－甘露聚糖酶的比活提高了１３７倍,获得凝胶电泳均一的蛋白样品。经ＳＤＳ－ＰＡＧ     

海栖热袍菌胞外α-淀粉酶在E.coli中的高效表达

为解决密码子偏好性差异造成的表达水平低下问题,采取了3种手段提高海栖热袍菌胞外α-淀粉酶在E．coli中的表达水平。用PCR方法从海栖热袍菌（Thermotoga maritima）基因组DNA中扩增出胞外α-淀粉酶A的完整基因amyA,插入表达载体pET-20（b）中构建成质粒pET—amyA;运用基因工程手段将amyA基因富含稀有密码子的信号肽进行切除,将不含信号肽的amyAⅠ基因插入pET-20（b）中构建成质粒pET—amyAⅠ;用PCR法从大肠杆菌基因组中扩增出argU基因,插入pET—amyAⅠ中构建成质粒pET—amyAⅡ。将重组质粒分别转化到E．coli JM109（DE3）,并将重组质粒pET—amyAⅠ转化E．coli BL21-Codon Plus（DE3）-RIL。通过IPTG诱导测酶活性：在E．coli JM109（DE3）中表达的重组酶（pET—amyA）、（pET—amyAⅠ）、（pET—amyAⅡ）的酶活分别是1658．0U／mL、6721．7U／mL、8904．5U／mL,在E．coil BL21-CodonPlus （DE3）-RIL中表达的重组酶（pET—amyAⅠ）的酶活是13867．7U／mL。表明通过这些手段能大幅提高T.maritima胞外α-淀粉酶在E．coli中的表达水平。     

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。     

嗜热β-甘露聚糖酶的研究进展

β-甘露聚糖酶在生物能源、饲料、食品和纺织等工业中均有着重要的应用前景。其属于半纤维素酶类,广泛存在于动植物和微生物中,微生物来源尤为广泛。随着极端微生物和极端酶的广泛研究,嗜热甘露聚糖酶因其在高温环境中具有较高酶活性和稳定性而倍受关注,并取得了较大的研究进展。本文综述了β-甘露聚糖酶的来源、分类和水解催化方式,以及嗜热甘露聚糖酶的优势和其在基因资源挖掘、重组表达以及分子改良方面的研究进展,展望了嗜热β-甘露聚糖酶未来可能的研究方向和发展前景。     

嗜热真菌纤维素酶的CBD与海栖热袍菌的纤维素酶融合表达

将嗜热真菌毛壳菌纤维素酶Cel7A的纤维素结合结构域编码区与极端嗜热厌氧菌海栖热袍菌的纤维素酶CelB基因进行融合, 构建重组质粒pHsh-CBD-CelB, 并在大肠杆菌中表达。对融合蛋白进行纯化, 通过热处理和离子交换层析, 纯化到的融合蛋白SDS-PAGE 电泳图谱显示为单一条带。对融合蛋白的特性研究, 结果表明融合蛋白降解CMC的最适反应温度为90°C, 结晶纤维素吸附实验表明该融合蛋白具有结合结晶纤维素的能力, 并且融合蛋白降解CMC与结晶纤维素的能力得到提高。     

甘露聚糖酶基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质研究

采用PCR的方法,以枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis基因组 DNA 为模板,克隆出甘露聚糖酶MAN的成熟肽编码序列,将其插入巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris表达载体pPIC9K中,并位于α-因子信号肽序列的下游,获得重组质粒pPIC9K-MAN。重组质粒线性化后用聚乙二醇法导入毕赤酵母Pichia pastoris菌株GS115中,经大量筛选,获得高效分泌表达甘露聚糖酶的毕赤酵母工程菌株MAN22。将此菌株在5 L发酵罐中进行高密度发酵,测定酶活最高达1102IU /mL,同时对重组甘露聚糖酶的性质进行了初步研究。     

海栖热袍菌内切葡聚糖酶Cel12B与木聚糖酶XynA CBD结构域融合基因的构建、表达及融合酶性质分析

海栖热袍菌内切葡聚糖酶Cel12B是极耐热胞外酶,氨基酸序列分析表明不含有纤维素结合结构域(CBD),对结晶纤维素无活性,但同样菌种来源的木聚糖酶XynA有催化结构域和纤维素结合结构城。用同样极耐热酶CBD区域和Cel12B融合构建重组质粒pET-20b-Cel12B-CBD,经诱导表达后,对结晶纤维素有活性,酶学特性研究表明:最适反应温度为100℃、最适pH为5.8、在pH4.5~7.0时酶活力稳定,90℃保温2h仍有87%的酶活。     

枯草芽孢杆菌中性内切β-甘露聚糖酶的纯化及性质

三草芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＢＭ９６０２产生的中性内切β－甘露聚糖酶（ｅｎｄｏ－β－１,４－Ｄ－ｍａｎｎａｎ ｍａｎｎａｎｏｈｙｄｒｏｌａｅｓ,ＥＣ,３．２．１．７８）经硫酸铵分级沉淀、ＤＥＡＥ－纤维素（ＤＥ２２）离子交换柱层析,得到电泳纯的样品,提纯了４５．５倍,收率为５．９％。用ＳＤＳ－ＰＡＧＥ测得该酶的分子量为３５ｋＤ。用ＰＡＧＥＩＥＦ测得其等电点ｐⅠ为４．５。酶反应的     

诺卡氏菌形放线菌β甘露聚糖酶的纯化和性质

产β１ ,４Ｄ甘露聚糖酶的诺卡氏菌形放线菌（ Ｎｏｃａｒｄｉｏｆｏｒｍ ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ） 菌株ＮＡ３５４０ ,发酵培养７２ｈ ,发酵液离心去菌体,上清经硫酸铵沉淀,９５ ％ 乙醇沉淀,ＣＭＳｅｐｈａｄｅｘ Ａ５０ 柱层析、羟基磷灰石柱层析、ＤＥＡＥ纤维素离子交换及Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ１００ 分子凝胶过滤柱等步骤,β甘露聚糖酶的比活提高了１３７ 倍,获得凝胶电泳均一的蛋白样品。经ＳＤＳＰＡＧＥ 和凝胶过滤法分别测定β甘露聚糖酶分子量为４１ｋＤ和４０ｋＤ,证明该酶为单聚体;用等电聚焦电泳测得其等电点为４－８ ;经氨基酸组成分析,发现蛋白中有较高含量的Ｇｌｙ、Ａｓｐ、Ａｌａ 及Ｇｌｕ 残基。该酶的最适反应温度为７５ ℃,在不超过６０ ℃时酶活较稳定;酶反应的最适ｐＨ 为８－０ ,ｐＨ 稳定范围为６－５～１１－０ 。重金属离子Ｈｇ^２＋ 、Ｃｕ^２＋ 、Ｐｂ^２＋ 、Ｆｅ^3＋ 、Ｃｏ^２＋ 、Ｚｎ^２＋ 能强烈抑制该酶活性,而Ｍｎ^２＋ 、Ｆｅ^２＋ 、Ａｇ^＋ 对该酶有部分的抑制作用,低浓度的Ｎａ^＋ 、Ｋ^＋ 、Ｌｉ^＋ 对该酶基本没有影响。     

地衣芽孢杆菌β—甘露聚糖酶的纯化及其性质的研究

地衣芽孢杆菌１Ｂａｃｉｕｕｓ Ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ）ＢＬ－３０６产生的胞外β－甘露聚糖酶经硫酸铵分级盐析,ＤＥＡＥ－纤维素柱层析。Ｓｅｐｈａｄｅｘ－Ｇ１００柱凝胶过滤和ＤＥＡＥ－纤维素柱再层析分离纯化,得到ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶电泳（ＳＤＳ－ＰＡＧＥ）均一样品。用ＳＤＳ－ＰＡＧＥ测得纯化后β－甘露聚糖酶分子量为２６０００道尔顿。用凝胶等电聚焦电泳（ＰＡＧＥＩＥＦ）测得等电点ＰＩ为５．０。该酶     

产β-甘露聚糖酶内生菌

植物内生菌研究已经成为微生物研究的热点[1],最初主要集中于拮抗菌的筛选,近几年更关注于生物活性物质的分离.最近有报道,将从植物内生菌作为一种开发工业用酶资源的新角度去研究[2],这为继续开发其它工业用酶或生物活性物质的内生菌的研究提供了理论依据,从而拓宽了植物内生菌的应用研究范围.     

海栖热袍菌耐高温β-半乳糖苷酶基因的克隆和表达

本文主要研究了在大肠杆菌中克隆和表达海栖热袍菌(Thermotoga maritima)MSB8的一个β-半乳糖苷酶基因 (TM_0310).以海栖热袍菌基因组 DNA(GenBank登录号 AE000512)为模板,设计特异性引物带有 NcoI-HindⅢ酶切位点,克隆得到的该基因全序列为2019 bp,编码672个氨基酸,分子量为78.972 kD.该基因编码的蛋白质属于42族,根据氨基酸同源性分析,该β-半乳糖苷酶与 Thermotoga petrophila RKU-1 来源的假想的β-半乳糖苷酶(GenBank 登录号 ABQ46628.1)以及Thermotoga sp.RQ2来源的β-半乳糖苷酶(GenBank 登录号 EDQ29256.1)同源性最高,均为95%.重组转化子经诱导酶比活可达2.08 U/mg 蛋白.粗酶液经过80℃热处理10 min,酶活残留70%以上,表明该酶有很好的耐热性,在高温工业环境中有良好应用前景.     

芽孢杆菌M50产生β—甘露聚糖酶的条件研究

从土壤中分离到９株产生β－甘露聚糖酶的芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ．）。Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ．Ｍ５０２５０ｍＬ三角瓶摇瓶培养试验,以４％的魔芋粉为碳源,１．０％（ＮＨ４）２ＳＯ４为氮源,０．３５％Ｎａ２ＣＯ３,３０～３４℃培养６０ｈ产酶达到高峰。酶活力为１８０～２２０ｕ／ｍＬ。１００Ｌ罐发酵,在３０～３２℃,１：０．７５ｖｖｍ通气量,２００ｒ／ｍｉｎ条件下,发酵液酶活力高达３３０ｕ／ｍＬ。     

地衣芽孢杆菌β－甘露聚糖酶的纯化及酶学性质

地衣芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ）ＮＫ－２７菌株发酵产生的β－甘露聚糖酶（β－ｍａｎｎａｎａｓｅ）经硫酸铵盐析沉淀,两次ＤＥＡＥ纤维素和ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１００离子交换柱层析以及制备ＰＡＧＥ筹步骤,获得了凝胶电泳均一的样品。用ＳＤＳ－凝胶电泳测得纯化后的β－甘露聚糖酶分子量为２６ｋＤ,用凝胶聚焦电泳测得等电点ＰＩ为５．０。酶反应的最适ｐＨ为９．０,最后温度为６０℃,稳定ｐＨ为６．０—９．０,稳定温度为４０℃。金属离子中Ｍｇ￣（２＋）、Ｃａ￣（２＋）、Ｆｅ￣（２＋）、Ｎｉ￣（２＋）对该酶有一定的激活作用;而Ｓｎ￣（２＋）、Ｚｎ￣（２＋）、Ａｌ￣（３＋）、Ａｇ￣＋和Ｈｇ￣（２＋）对该酶有强烈的抑制作用。ＮＫ－２７菌株的β－甘露聚糖酶对魔芋葡萄甘露聚糖和角豆胶半乳甘露聚糖的Ｋｍ值分别为７．１４和５．５６ｍｇ·ｍｌ￣（－１）;Ｖ＿（ｍａｘ）分别为２００．５３和１５７．４５μｍｏｌ·ｍｇ￣（－１）·ｍｉｎ￣（－１）。     

一种耐热偏酸性β-甘露聚糖酶基因克隆与高效表达

【目的】克隆半纤维素降解高效菌株Bacillus subtilis BE-91的甘露聚糖酶基因并进行原核表达,对表达产物进行酶学性质研究。【方法】采用PCR扩增法从B. subtilis BE-91菌株中克隆β-甘露聚糖酶基因,分别连接到pEASY-E1和pET28a载体,导入Escherichia coli BL21(DE3)进行诱导表达。用DNS法对工程菌株的胞内和胞外β-甘露聚糖酶进行定量分析,选取胞外甘露聚糖酶活力高的组分进行酶学性质研究。【结果】从B. subtilis BE-91菌株中克隆的β-甘露聚糖酶基因(GenBank登录号：KP277209)在E. coli中获得高效表达,工程菌株pEASY-man/BL产胞外β-甘露聚糖酶的活性可达229.1 IU/mL;该基因序列全长960 bp,包含319个氨基酸的编码序列和一个终止密码子;表达产物的最适反应温度为65 °C,最适反应pH为6.0,属于耐热偏酸性β-甘露聚糖酶;该酶稳定温度≤65 °C,稳定pH为4.5?7.0;1 mmol/L的Cu2+、Mn2+、Zn2+、Ca2+对该酶有激活作用,而Ba2+和Pb2+有强烈抑制作用。【结论】B. subtilis BE-91拥有珍贵的β-甘露聚糖酶基因资源,其胞外表达产物的耐热偏酸性酶学性质在开发饲料添加剂方面具有潜在的应用前景。