蠼螋肠道中碱性内切葡聚糖酶基因的克隆表达及功能分析

【目的】从蠼螋肠道细菌菌株Q5中获得一个新型耐碱纤维素酶基因,通过异源表达、酶学性质及功能分析,旨在为以后进一步研究开发高温碱性纤维素酶提供一些理论参考。【方法】采用刚果红平板初筛法,从河南南阳宝天曼国家级自然保护区落叶堆下的昆虫蠼螋肠道中,获得具有分泌较高活性碱性纤维素酶的细菌菌株。基于该菌株的形态学、生理学及16S rRNA序列特征等对高活性菌株进行分类鉴定。并通过设计简并引物,从高活性菌株中克隆出该菌株的纤维素酶基因,并进行序列分析,并导入大肠杆菌BL21中表达。【结果】获得1株具有分泌较高活性碱性内切葡聚糖酶的细菌菌株Q5,经鉴定为甲基营养型芽孢杆菌,进一步从Q5菌株中成功克隆出该菌株的一个全长1500 bp的内切葡聚糖酶基因(GenBank KR067575),在NCBI比对后发现该基因的氨基酸序列与芽孢杆菌菌株LM 4-2的耐碱性β-1,4-内切葡聚糖酶基因(AKE23721.1)有98%的同源性。重组菌经优化培养,细胞破碎后上清液中的酶活力可达3.46 U/mL,是出发菌株Q5(2.05 U/mL)的1.69倍。经正交实验优化后的酶活力为4.99 U/mL。酶学性质研究表明:该酶的最适反应温度与pH值分别为50°C与pH 8.5,在pH 8.0和9.0保温48 h,其酶活力仍然维持到最高酶活的82%和81%;该酶在50°C以下较稳定,60°C以上酶活迅速降低。10 mmol/L的Ca~(2+)和Mg~(2+)对酶的活性有明显促进作用,重组酶Ega5的K_m和V_(max)分别是2.217 mol/mL和9.606μmol/(min·L)。该重组酶对棉花黄萎病病原菌大丽轮枝菌具有显著抑制作用。【结论】本文首次从蠼螋肠道中筛选到了一株产碱性内切葡聚糖酶的细菌菌株并从中克隆出了一个碱性纤维素酶基因,为该酶在碱性条件的应用奠定了理论基础。     

瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅲ基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

采用刚果红染色法从瑞氏木霉cDNA文库中分离到一株具有CMCase活性的阳性克隆 ,测序结果显示该基因所编码的蛋白质为瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅲ (EGⅢ )。对重组酿酒酵母所产生的EGⅢ进行了酶学性质分析 ,其最适pH为 5 0 ,最适温度为 60℃。检测了酿酒酵母蛋白质分泌系统组分SSO2和SEB1对EGⅢ分泌的影响。结果表明 ,在可过量表达蛋白质分泌系统组分SSO2的酿酒酵母H837中 ,EGⅢ的分泌量最高。由此分析 ,酿酒酵母SSO2蛋白可能在EGⅢ的分泌中 ,是一个限速步骤。通过PCR方法删除EGⅢ基因 5′端非翻译区的 98bp核苷酸序列使EGⅢ表达量提高了 5 3倍。这提示我们 ,瑞氏木霉的EGⅢ基因在酿酒酵母细胞中表达时 ,其mRNA 5′端先导序列中可能存在影响该基因表达水平的调控序列。     

内切葡聚糖酶基因在巨大芽孢杆菌中的表达及其酶学性质研究

通过PCR方法将已克隆的内切葡聚糖酶基因(GenBank No. DQ782954)信号肽编码序列去除, 然后与表达载体pHIS1525连接后转化大肠杆菌DH5a, 筛选出阳性转化子DH5 a -pHIS1525-G7并提取质粒进一步转化巨大芽孢杆菌WH320原生质体, 获得基因工程菌WH320-pHIS1525-G7。刚果红染色和SDS-PAGE分析表明该基因在巨大芽孢杆菌中得到了有效表达。基因工程菌经优化培养后, 胞外上清液中的酶活力可达889 U, 是出发菌株(即枯草芽孢杆菌C-36)的11.22倍。酶学性质研究表明: 该酶的最适反应温度与pH值分别为65℃与pH 6.0, 在pH 4.5~10.0范围内50℃保温30 min可保持在最高酶活的80%以上。     

特异腐质霉中性内切葡聚糖酶Ⅱ基因的克隆及表达

利用RT-PCR的方法,以特异腐质霉（Humicola insolerts）H31-3总RNA为模板,克隆到中性内切葡聚糖酶Ⅱ基因egl2的cDNA,将其插入到表达载体pGAPZαA中,重组质粒经线性化,电击转化毕赤酵母（Pichia pastoris）菌株GS115,筛选到分泌表达重组EGⅡ的毕赤酵母工程菌株。SDS-PAGE检测结果表明,重组EGⅡ在酵母中得到了特异性表达,表达产物的表观分子量约为55kD,同时对工程菌株的发酵条件和重组EGⅡ的性质进行了初步研究。     

细菌的β—1,4—内切葡聚糖酶基因在酿酒酵母（Saccharomyces cerevi…

将大肠杆菌质粒ｐＡ２含气单胞菌的β－１,４－内切葡聚糖酶基因直接连于大肠杆菌／酵母菌穿梭载体ｐＶＣ７２７组建成重组质粒,质粒ｐＶＣ含强启动子。首先,通过菌落染色方法和Ｃｏｎｇｏ－Ｒｅｄ染色方法筛选到大肠杆菌ＤＨ５α转化子,然后以重组质粒转化酿酒酵母ＢＪ１９９１并得到表达。最后,对酶反应的最适ｐＨ和适宜温度进行了测定。     

生孢噬纤维粘菌M229内切葡聚糖酶基因的克隆与表达

生孢噬纤维粘菌(Sporocytophaga)M229可产内切葡聚糖酶(CMCase),外切葡聚糖酶(Avicelase)和β-葡萄糖苷酶(pNPGase)。以质粒pUC8为载体,采用CMC-刚果红法从M229中分离到了一个CMCase基因,导入E.coli JM83中后,其表达CMCase的活力为1.2×10^-2mU/mgpr,最适作用pH和温度分别为6—7和40—50℃。限制性图谱及亚克隆分析暗示,该CMCase结构基因内部     

枯草芽孢杆菌C-36内切葡聚糖酶基因的克隆及其在大肠杆菌中融合表达

以自行分离筛选出的天然枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）C-36的染色体DNA为模板,PCR扩增得到含有内切葡聚糖酶基因的DNA片段,将其克隆到pMD-18T载体中,序列分析表明,克隆得到的DNA片段全长1602bp,编码一个含有499个氨基酸的多肽。与其他芽孢杆菌内切葡聚糖酶基因序列比对,其核苷酸同源率为90％～93％,其编码的氨基酸序列的同源性在90％～98％,已将此基因注册GenBank（DQ782954）。将含内切葡聚糖酶基因的重组克隆质粒进行亚克隆,用Kpn I和EcoR I双酶切后,与相同酶切的表达载体pET-32a相连接,并导入大肠杆菌BL21中表达。蛋白质电泳实验结果表明在6．47×10^4处有表达蛋白带。经测定表达蛋白比酶活力达99．02U／mL,为出发菌C-36（63．78U／mL）的1．55倍。     

康氏木霉内切葡聚糖酶(EGⅠ)基因的克隆及表达

目的：构建纤维素酶EGⅠ原核表达载体,并对表达产物进行初步酶学性质研究。方法：以康氏木霉的总RNA为模板,利用RT-PCR扩增内切葡聚糖酶EGⅠ,重组到T7启动子控制下的质粒pET.His中,构建重组质粒pET.His-EGⅠ,并将其转化至E.coli BL21（DE3）plysS感受态细胞中,经0.4mmol/L的IPTG诱导表达后对其表达产物进行13%SDS-PAGE分析。结果：SDS-PAGE电泳显示EGⅠ在大肠杆菌中得到了与预期目的蛋白相一致的外源蛋白带,分子量约45kDa。初步研究表明：重组蛋白具有内切葡聚糖酶活性,最适pH为6.0,温度在30℃～40℃时酶活稳定,金属离子Mn2＋对酶活力有明显的促进作用。结论：纤维素酶EGⅠ在大肠杆菌中成功表达,具有一定活性。     

枯草杆菌中性蛋白酶基因在大肠杆菌中的表达

蛋白酶是枯草杆菌(Bacillus subtilis)产生的具有重要工业价值的水解酶。对蛋白酶基因的分离与高效率表达一直是基因工程研究领域的重要内容之一^[1-4]。蛋白酶基因的筛选可采用不同的方法,如“免疫法”、“DNA 杂交法”、“遗传互补法”等。大肠杆菌(Escherichia coli)是基因工程中最常用的宿主菌, 若能以E．Coli作为筛选蛋白酶基因的宿主苗,那么使用E．Coli的常规载体,便可直接获得完整的蛋白 酶基因。枯草杆菌的蛋白酶基因能否在大肠杆菌中表达．则是实现这一目标的关键。Koide等人^[5]报道过枯草杆菌的胞内丝氨酸蛋白酶基因在大肠杆菌中的表达。转化细胞在含有脱脂牛奶的平板上可产生十分微弱的水解圈。Ikeraara等人^[6]将Subtilisin E(枯草杆菌蛋白酶E)插人大肠杆菌的表达载体,具有活性的Subtilisin E便可分泌到大肠杆菌的细胞周质中。吴汝平撰文指出^[7]。克隆的枯草杆菌蛋白酶基因不能在大肠杆菌中表达。是因为大肠杆菌不能转录枯草杆菌的促使生长调节基因。Wang等人^[8]则认为,在大肠杆菌中观察不到野生型的中性蛋白酶基因E(nprE)的表达。是因为nprE的表达产物对大肠杆菌有致死作用．除去该基因上的核糖体结合位点,nprE便能在大肠杆菌中低水平表达,并能将表达产 物分泌至胞外。由上可知．枯草杆菌的蛋白酶基因能否在大肠杆菌中表达以及表达的位置仍然是一个众说纷纭的问题,这一问题也正是能否用大肠杆菌作为宿主菌筛选蛋白酶基因的关键。     

斜卧青霉L-06内切葡聚糖酶Ⅰ基因的克隆与表达

【目的】克隆斜卧青霉L-06的内切葡聚糖酶Ⅰ基因(egI),并实现其在大肠杆菌内的高效表达。【方法】利用RT-PCR技术克隆了斜卧青霉L-06的内切葡聚糖酶Ⅰ基因(egI),并将egI基因克隆到原核表达载体中,构建了重组质粒pET32a-egI。【结果】转化至大肠埃希菌Rosetta(DE3),经IPTG诱导重组蛋白表达,SDS-PAGE检测结果表明:重组表达产物的相对分子质量约为80 kD,与预期相符。重组表达的菌悬液,经破碎离心,取其上清液,进行纤维素酶活性染色,获得了活性条带。DNS法测得内切酶活力为2.56 IU/mL。【结论】构建了斜卧青霉L-06内切葡聚糖酶Ⅰ的原核表达系统。     

黄秋葵果实老化与内切葡聚糖酶基因的关系分析

黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)果实极易老化,采收期和货架期都极短,为研究黄秋葵老化的机理,该文通过实验测定了黄秋葵果实发育过程中和采后纤维素含量变化,显微镜观察了细胞纤维素组织结构变化.黄秋葵果实老化过程中纤维素含量大量增加,细胞内纤维组织增多,推测纤维素增加是黄秋葵果实老化的主导因素.植物内切...     

长梗木霉内切葡聚糖酶Ⅰ基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

一株纤维素酶高产菌株经ITS序列鉴定并命名为长梗木霉SSL(Trichoderma longi-brachiatum,SSL).利用RT-PCR的方法从该菌株中克隆出内切-1-4-β-D-葡聚糖酶Ⅰ的基因(eg1),该基因全长1386 bp,编码461个氨基酸.序列分析表明:该基因序列与T. longibrachiatum egl1基因具有90%以上的同源性.将该基因的成熟肽编码序列插入到Pichiapastoris表达载体pPIC9k中,构建重组表达质粒pPIC9k-eg1,转化P.pastoris GS115.重组P.pastoris菌株,经甲醇诱导后,胞外重组内切葡聚糖酶Ⅰ的活力达73 U/mL.SDS-PAGE中出现一条明显加强的蛋白质条带,其分子量大约为58 kD.     

长梗木霉内切葡聚糖酶I基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

一株纤维素酶高产菌株经ITS序列鉴定并命名为长梗木霉SSL (Trichoderma longibrachiatum, SSL)。利用RT-PCR的方法从该菌株中克隆出内切-1-4-β-D-葡聚糖酶I的基因 (eg1), 该基因全长1386 bp, 编码461个氨基酸。序列分析表明：该基因序列与T. longibrachiatum egl1基因具有90％以上的同源性。将该基因的成熟肽编码序列插入到Pichia pastoris表达载体ppic9k中, 构建重组表达质粒ppic9k-eg1, 转化P. pa     

内切葡聚糖酶基因在大肠杆菌与毕赤酵母中的表达

根据绿色木霉(Trichoderma viride)WL 0422菌株内切葡聚糖酶基因egⅡ的cDNA序列,设计特异引物,以重组质粒pTG19-T-egⅡ为模板,扩增得到全长1 194bp的egⅡ成熟肽cDNA片段.将该片段分别克隆到大肠杆菌(Escherichia coil)表达载体pET-28a( )和毕赤酵母(Pichia pastoris)表达载体pPIC9K中,并在大肠杆菌Rosset(DE3)和毕赤酵母GS115中进行了表达.重组大肠杆菌表达蛋白占菌体总蛋白的15%,表达产物无内切葡聚糖酶活性.重组毕赤酵母经甲醇诱导实现了分泌表达,在摇床水平上酶活性达到2 788U/ml.酶学性质分析表明,该酶作用的最适pH为4.5,pH 3.5～6.0范围内酶活性保留在80%以上;最适温度为50℃,55℃以下酶的稳定性在90%以上.     

高效表达内切葡聚糖酶酿酒酵母工程菌的构建

内切葡聚糖酶 (EG) 是纤维素酶的重要组分,在纤维素降解酶系中发辉重要作用。由于天然微生物来源的内切葡聚糖酶产量低,极大地制约了其生产和应用,所以对内切葡聚糖酶进行高效异源表达是解决这一问题的有效途径。为了获得高效内切葡聚糖酶酿酒酵母工程菌,本研究从纤维梭菌中克隆了内切葡聚糖酶 (EG) 基因,全长1 996 bp,编码440个氨基酸,并与来源于酿酒酵母的PGK启动子序列、来源于pPIC9K质粒的α-信号肽序列以及来源于pSH65质粒的CYC1终止子序列通过重叠延伸PCR法构建完整表达盒 (PαEGC),通过整合rDNA的方法构建内切葡聚糖酶酿酒酵母的表达载体,在酿酒酵母中进行内切葡聚糖酶的随机多拷贝表达。利用微滴数字PCR鉴定内切葡聚糖酶拷贝数,并探索拷贝数与蛋白表达量之间的关系。通过rDNA整合法获得了拷贝数为1、3、4、7、9、11、15、16、19、21、22、23的内切葡聚糖酶酿酒酵母工程菌,结果表明当拷贝数为15时,酶活性最高,为351 U/mL。本研究成功构建了内切葡聚糖酶酿酒酵母工程菌,为其他工业酶异源高效表达提供参考和借鉴。