嗜热脂肪芽孢杆菌HY—69耐热金属蛋白酶基因表达产物的纯化及性质研究

利用ＣＭ纤维素离子交换层析法,从宿主细胞枯草芽孢杆菌ＭＩ１１３中纯化了嗜热脂肪芽孢杆菌ＨＹ６９的耐热金属蛋白酶基因的表达产物,达电泳纯。该酶的最适反应温度为７０℃,有着较好的热稳定性和极高的盐酸胍抗性。７０℃的半寿期为４５ｍｉｎ。在３ｍｏｌ／Ｌ的盐酸胍中变性２０ｍｉｎ,仍残余近４０％的酶活。利用凝胶过滤和ＳＤＳＰＡＧＥ,测定其分子量均为２７０００±１０００。通过ＣＤ光谱得知,该酶含有６６％的α螺旋,２８％的β转角,６％的无规则卷曲,无β折叠。利用ＣＤ光谱和荧光光谱研究了该酶在盐酸胍变性过程中的构象变化,推测其主要是通过增加包装效率,减少无规则卷曲来提高酶的稳定性。     

淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶在盐酸胍和碳酸胍变性过程中的构象变化

 利用紫外差光谱,荧光光谱和圆二色谱法对比地研究了淀粉液化茅孢杆菌α-淀粉酶在盐酸胍和碳酸胍变性过程的构象变化与活性关系以及在变性早期钙离子对酶构象的稳定作用。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的可逆胍变性

纯化的高梁叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEP羧化酶)经不同浓度的盐酸胍处理变性失活后,在试验的蛋白浓度范围内,它的失活时间进程的动力学分析表明为一级反应。0.4 M盐酸胍处理25分钟后(O℃),酶的催化活性完全丧失,酶蛋白的远紫外圆二色性光谱、内源荧光光谱及免疫特异性等测定均表明酶的结构发生了深刻变化。甘油及PEP羧化酶的变构效应剂G6P和甘氨酸对酶在盐酸胍溶液中的变性作用有一定的保护效果。变性酶用复性缓冲液稀释20倍后,在最佳条件下,再经30分钟保温,酶的催化活性能恢复70％以上。G6P和甘氨酸能促进变性酶的复性,甘油亦有明显效果。随着酶活性的恢复,它的远紫外圆二色性、内源荧光及免疫特异性也随之恢复,变性酶的复性速率在常温下(25℃)比在低温下(0℃)要快得多。     

枯草芽孢杆菌β-糖苷酶的克隆表达、体外定向进化及结构模拟

摘要:【目的】从枯草芽孢杆菌基因组DNA中扩增出bglC基因并在大肠杆菌中表达,分析表达产物的酶学性质并进行结构模拟,为进一步研究其生理功能及结构解析奠定基础。【方法】将bglC基因克隆到大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中表达,通过定向进化获取水解效率提高的突变株,经Ni-NTA镍离子层析柱纯化后,测定野生枯草芽孢杆菌β-糖苷酶与突变酶的性质。利用CD光谱,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳及三维结构建模,分析野生酶与突变酶的高级结构。【结果】野生酶的比活力为9.7 U/mg,最适催化温度为60℃,最适pH值是7.0。经过突变和筛选,我们得到一个突变体BS-GLY_M1(A242T/T385A/S425L),其比活力达到17.1 U/mg,最适温度为55 ℃,最适pH值是7.0,在55 ℃下的半衰期为3.5 h,比野生酶增加2 h。突变酶对4-硝基苯基-β-半乳糖苷、乳糖和熊果苷的催化效率(Km/Kcat)有所提高。酶在天然条件下以二聚体、四聚体状态存在,推测它以二聚体为基本功能单位。结构模拟结果表明突变后酶的三维结构有轻微地变化,这可能是酶热稳定性和催化效率提高的原因。【结论】枯草芽孢杆菌β-糖苷酶可以在大肠杆菌中高效表达并可以通过定向进化提高其水解效率。     

α-淀粉酶在盐酸胍和碳酸胍变性中有关胍基作用的研究

利用紫外差谱、荧光光谱和园二色谱法对比地研究了α-淀粉酶盐酸胍和碳酸胍变性,分析了两种胍变性明显差异的原因。通过等同的胍基浓度下,α-淀粉酶两种胍变性的构象变化与活性关系的实验,表明同等摩尔浓度的两种胍盐变性能力上的明显差异并不主要是由于它们胍基含量上的不同。将盐酸胍从中性pH(6.5)调至碱性pH(10.4),其变性能力大增,紫外差谱与碳酸胍变性相似,出现了290nm的正肩和296nm的正峰,与此同时,酶的荧光强度大大降低,大部分酶活性丧失。由此推论,两种胍变性能力的明显差异的重要原因之一是在碱性介质中胍基的变性能力明显增强,并分析了其增强的原因。     

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 (Bacilluspolymyxa 1794 )中克隆得到 β-葡萄糖苷酶基因bglA。将其构建在大肠杆菌 (Es-cherichiacoli)表达载体pET28a(+)上 ,转化E .coliBL21,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 247IU 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70 ,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.     

芽孢杆菌种间原生质体融合选育高产Surfactin新菌株

旨在获得纳豆芽孢杆菌和暹罗芽孢杆菌种间融合高产Surfactin的新菌株。以纳豆芽孢杆菌和暹罗芽孢杆菌为亲本菌株,通过制备纳豆芽孢杆菌和暹罗芽孢杆菌的原生质体,采用PEG介导的双亲灭活标记法融合原生质体,拟融合子通过PCR鉴定、CPC-BTB法高通量筛选、HPLC复筛以及融合菌株的稳定性验证获得高产Surfactin的新菌株。研究结果表明纳豆芽孢杆菌和暹罗芽孢杆菌的原生质体制备最佳酶解浓度分别为0.25 mg/mL和0.2 mg/mL,最佳酶解时间分别为25 min和20 min,其原生质体得率分别为83.1%和84.3%。两者的原生质体融合条件为:纳豆芽孢杆菌紫外灭活80 min,暹罗芽孢杆菌85℃热灭活40 min,融合体系为50%的PEG6000在38℃下融合时间15 min。获得了遗传稳定的融合菌株F8,该菌株Surfactin产量相对于纳豆芽杆菌提高了33.3%,暹罗芽孢杆菌提高了60%。     

SARS冠状病毒未知蛋白Orf 9b的克隆、表达和结构分析

从SARS病毒基因组中克隆Orf 9b基因并构建pET32-Orf 9b原核表达质粒,在原核细胞中表达目的重组蛋白并将其纯化,经肠激酶酶切后,得到分子量为11 kD的Orf 9b蛋白。ELISA检测表明重组Orf 9b蛋白可以与SARS康复病人血清反应而不与健康人血清反应。用圆二色光谱和红外光谱初步分析了重组Orf 9b蛋白的二级结构组成。圆二色光谱显示重组Orf 9b蛋白中α-螺旋占12.5%,β-折叠占40%,无规则卷曲占47.5%,红外光谱显示重组Orf 9b蛋白中α-螺旋占13.7%,β-折叠占47.5%,无规则卷曲占37.9%,两种检测方法对重组Orf 9b蛋白结构分析的结果基本一致,提示Orf 9b蛋白富含β折叠,而α-螺旋含量较少。获得该重组蛋白及对其结构的初步分析为进一步研究Orf 9b蛋白的功能奠定基础。     

天冬氨酸酶在盐酸胍变性时的酶活性与构象变化

 本文应用荧光光谱法和CD光谱法测定了天冬氨酸酶在不同浓度盐酸胍中变性时的构象与活力变化,并测定了天冬氨酸酶在不同浓度盐酸胍中变性时的巯基暴露速度。发现一部分色氨酸残基位于分子疏水核内部,另一部分位于分子表面;至少一部分酪氨酸残基与其相邻近基团形成氢键。该酶的大部分巯基位于分子内部结构比较稳定的区域而不在分子表面。低浓度盐酸胍作用下,构象发生明显变化,而活力维持原水平;盐酸胍达到一定浓度后,活力才发生骤然下降。CD谱表明,α-螺旋构象维持整个分子构象,因而对于维持活性中心构象是重要的。     

植物乳杆菌源胺氧化酶的异源表达及功能结构分析

【目的】生物胺是一类广泛存在发酵食品中潜在有害物质,可被胺氧化酶分解。本研究对来源于乳酸菌的胺氧化酶的酶学性质及其降生物胺能力进行了探究。【方法】本研究在大肠杆菌中异源表达了植物乳杆菌中多铜氧化酶基因SufI,经过优化表达条件与纯化重组酶后,分析了该酶的最适反应条件、酶稳定性、降生物胺能力、光谱与结构特性。【结果】重组酶的最适pH值为3.5,最适温度为20℃,在pH 4.0–10.0或15–65℃的条件下,相对酶活力保持在70%以上。重组酶具有较好的稳定性,酶活不受乙醇等抑制剂的影响。在8种生物胺的混合体系内,重组酶对生物胺总量的降解量可达403.23μg/mL,其中对酪胺的降解量最多,超过70μg/mL (34.99%)。在单一生物胺体系内,重组酶对酪的底物亲和性较高,酶活可达18.33U/mL。紫外-可见扫描光谱显示酶蛋白在600 nm处有多铜氧化酶家族特征吸收峰,傅里叶红外光谱解析酰胺Ⅰ带中α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲的相对含量分别为21.52%、20.72%、33.80%和23.97%。同源建模预测该酶具有3个铜结合域,且含有组氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸和谷氨酸等铜配体结合...     

解淀粉芽孢杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶的高效表达

目的:克隆解淀粉芽孢杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bglA)使其在解淀粉芽孢杆菌CICIM B4081中高效表达,并对重组酶进行酶学性质研究.方法:以解淀粉芽孢杆菌(CICIM B4801)染色体DNA为模板,经过PCR扩增得到了大小约为0.8kb的β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bglA),构建了重组表达质粒pQ-bglA,通过电转化的方法将其转化人解淀粉芽孢杆菌(CICIM B4801)中.结果:得到了能高效表达β-1,3-1,4-葡聚糖酶的重组解淀粉芽孢杆菌.在250mL摇瓶条件下,重组菌分解地衣多糖的胞外最高酶活达到了1515.7U/mL,重组酶的最适作用温度为55℃,最适反应pH值为6.5.结论:重组菌的β-1,3-1,4-葡聚糖酶的酶活为原始菌株的11.84倍,实现了bglA基因在解淀粉芽孢杆菌中的高效表达.     

盐酸胍对人类胎盘碱性磷酸酶构象与活力的影响

研究人类胎盘碱性磷酸酶（ＰＬＡＰ,Ｅ．Ｃ．３．１．３．１）在胍变性过程中构象与活力的变化;测定胍存在时酶的表观米氏常数（Ｋｍ）。结果表明,低浓度的盐酸胍（＜０．５ｍｏｌ／Ｌ）使变性平衡态酶的发射荧光强度略有下降,酶活力增强;随盐酸胍浓度的增加,其荧光强度不仅不再下降,反而升高,酶逐渐失活;当盐酸胍浓度为１．５ｍｏｌ／Ｌ时,其荧光光谱的最大峰位红移,酶活力迅速下降;当盐酸胍浓度为３ｍｏｌ／Ｌ时,峰位由３３３．５ｎｍ红移至３５７．１ｎｍ,此时酶活力丧失;当盐酸胍浓度为４ｍｏｌ／Ｌ时,峰位不再红移,但其荧光强度继续增加。测得变性初态酶的表观Ｋｍ值随盐酸胍浓度的增加而增大。结果说明,荧光强度的增加和最大发射峰位的红移是该酶变性失活的一个灵敏指标;酶活力的变化明显快于酶分子整体构象的变化;低浓度的盐酸胍微扰了酶活性部位的构象,而对其整体构象无显著影响。提示酶活性部位具有柔性。     

兔小肠刷状缘膜蔗糖酶—异麦芽糖酶复合体的圆二色光谱研究

在磷酸钾缓冲液中,pH6.8,25℃时,S-I酶复合体的近紫外CD谱显示280～281nm的负峰,293～294nm的正峰。在288,269,和263nm处有3个肩膀。溶液pH值变化和对此酶的热失活处理都能使280～281nm负峰缩小,可能表示酪氨酸残基微环境和酶活力有关。S-I酶复合体的远紫外CD谱显示较大的215nm负峰和较小的192nm正峰,表示其骨架构象以β-折迭和无规卷曲为主。此远紫外CD谱在pH2.3～11范围里维持不变,也不受55℃热失活处理的影响。Na~+和tris对此酶CD谱不产生影响。高浓度盐酸胍能改变其近紫外和远紫外CD谱形。     

枯草芽孢杆菌群β-甘露聚糖酶基因克隆及同源性分析

本文对33株枯草芽孢杆菌群菌株进行β-甘露聚糖酶活性筛选,其中的32株具有β-甘露聚糖酶活性,只有1株无β-甘露聚糖酶活性.通过基因克隆测序的方法获得33株枯草芽孢杆菌群菌株β-甘露聚糖酶基因编码区全序列,对酶基因进行同源性分析并构建系统发育树;在β-甘露聚糖酶基因系统发育树中,33株枯草芽孢杆菌群菌株聚为3个分支,分别是枯草芽孢杆菌分支、地衣芽孢杆菌分支和解淀粉芽孢杆菌分支;枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌β-甘露聚糖酶基因种内同源性大于91%,而种间同源性为60%69%.     

芽孢杆菌β-甘露聚糖酶基因的克隆及表达

从新疆极端干燥环境土壤样品中筛选到具有高β-甘露聚糖酶活性的芽孢杆菌(Bacillus sp.MX).运用PCR技术从该菌基因组中克隆得到β-甘露聚糖酶基因,连接到表达载体pET-28a上.在大肠杆菌BL21中高效表达的基因产物经亲和层析纯化,SDS-PAGE凝胶电泳分析显示该蛋白的相对分子质量为41 kD.酶学性质分析表明该酶在25～95℃,pH3.0～9.6范围内均具有酶活.最适作用温度55℃和pH值5.0,酶比活力为4 572 U/mg.在最适pH 5.0,高温85℃和95℃分别处理10min后,该酶相对酶活力仍保持51%和34%,显示β-甘露聚糖酶具有较好的耐酸性和热稳定性.     

枯草芽孢杆菌中性内切β-甘露聚糖酶的纯化及性质

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BM9602产生的中性内切β甘露聚糖酶(endoβ1,4Dmannan mannanohydrolase,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。酶反应的最适pH为5.8,最适温度为50℃。该酶在pH60～80,50℃以下稳定。金属离子Hg2+和Ag+对酶活性强烈抑制。酶对槐豆胶、羟丙基瓜胶、田菁胶和魔芋粉的Km值分别为38、149、113和24mg/mL,Vmax值分别为245、865、384和198μmol.min-1mg-1。酶水解甘露聚糖为甘露寡糖(不含单糖)。     

芽胞杆菌β-甘露聚糖酶基因部分序列的克隆及相似性分析

通过平板筛选,从28株芽孢杆菌中筛选出16株产β-甘露聚糖酶的菌株。利用一对兼并引物,通过PCR分别从不同来源芽孢杆菌基因组DNA上扩增出β-甘露聚糖酶编码基因的一段保守序列。将基因片段测序并同已发表的β-甘露聚糖酶基因进行相似性分析,并构建进化树。结果表明:克隆到的β-甘露聚糖酶部分基因序列与报道的相比,其最高同源性在62%～98%之间。环形芽孢杆菌β-甘露聚糖酶编码基因间相似性较低,枯草芽孢杆菌及其它芽孢杆菌的β-甘露聚糖酶编码基因间相似性较高。     

巨大芽孢杆菌β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中诱导表达及碳代谢去阻遏

【背景】β-淀粉酶在食品和医疗领域应用广泛。目前工业上使用的β-淀粉酶主要从植物中提取,生产成本高,限制了β-淀粉酶的应用。微生物生产的β-淀粉酶尽管早有报道,但由于产酶水平低下,因而一直未能实现工业化。【目的】实现巨大芽孢杆菌β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效诱导表达,缓解碳分解代谢物阻遏(Carbon catabolite repression,CCR)对该重组酶表达的影响,并研究其酶学性质。【方法】克隆枯草芽孢杆菌木糖诱导启动子,构建木糖诱导表达载体以介导巨大芽孢杆菌1514的β-淀粉酶编码基因amyM在枯草芽孢杆菌中的异源表达。定点突变位于amyM信号肽编码区的分解代谢物响应元件(Catabolite responsive element,CRE),降低碳源代谢对重组β-淀粉酶施加的阻遏。【结果】构建了诱导表达β-淀粉酶基因的重组枯草芽孢杆菌菌株。同义替换amyM-CRE保守碱基在不同程度上缓解了碳源所施加的CCR效应,重组酶的表达水平得到显著提高。重组酶的分子量为57 kD,水解可溶性淀粉主要生成麦芽糖和少量葡萄糖,其中麦芽糖含量为72%。该酶最适作用温度为50°C,最适反应pH为6.0。Co2+、Ca2+对重组β-淀粉酶具有激活作用。【结论】通过木糖诱导表达系统和碳代谢去阻遏实现了β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达,酶活最高可达97.16 U/mL发酵液,比amyM基因来源菌巨大芽孢杆菌1514的β-淀粉酶产量提高了440倍,为β-淀粉酶发酵生产的工业化提供了支撑。     

一株嗜热地衣芽孢杆菌及其产高温淀粉酶的初步研究

从云南腾冲热海热泉中分离到23株产高温淀粉酶的菌株,选取酶活最高的一株菌株进行生长特征、16S rRNA基因测序及系统进化分析表明,该菌株为嗜热的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),并命名为B.1icheniformis Tamy6。该菌株生长范围为37～70℃,最适生长温度为55℃。对该菌所产高温淀粉酶的性质研究表明:该酶在70℃具有最高催化效率,在98℃保温30min,仍有45%的活力,其最适反应pH为5.0。通过Native-PAGE酶谱分析表明菌株Tamy6的粗酶液中含有一种类型的淀粉酶。通过TLC分析水解淀粉产物表明,其产物主要为葡萄糖、麦芽糖及3～5个葡萄糖基的寡糖,说明菌株Tamy6所产淀粉酶为高温α-淀粉酶。     

枯草芽孢杆菌SC2-4-1葡聚糖酶基因gluB的克隆及序列分析

β-1,3-1,4-葡聚糖酶活性检测结果表明,从辣椒根际筛选的拮抗菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)SC2-4-1能产生β-1,3-1,4-葡聚糖酶.以菌株SC2-4-1的基因组DNA为模板,用PCR方法克隆了该菌的葡聚糖酶基因gluB,其开放阅读框为711bp,编码237个氨基酸.Blast分析,该序列与已报道的多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)ATCC 842的β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因gluB相似性为85%.所得基因序列的系统发育分析显示,该基因属于β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因.DNAMAN软件比对,所得葡聚糖酶氨基酸序列具有催化裂解β-1,3-和β-1,4-糖苷键的葡聚糖酶活性位点.