黑曲霉糖化酶基因表达调控的研究 Ⅰ.高产及低产菌株糖化酶表达的总体分析和比较

对黑曲霉(Aspergillus niger)高产菌株T21和原始菌株3.795糖化酶的基因表达从菌体生长、酶形成动力学、glaA基因拷贝数、糖化酶mRNA含量及其稳定性等多个方面进行了分析和比较。T21和3.795糖化酶的大量产生均自菌体生长的静止期开始。培养72h后,两者的菌体浓度相同,但T2l产生的糖化酶量为3.795的10～17倍,说明糖化酶产量的差异不是因生物量或酶起始合成期不同引起的,而是由于细胞内酶表达量不同引起的。Northern杂交显示T21总RNA中糖化酶mRNA含量为3.795的4.3～4.4倍.两菌株glaA基因拷贝数及糖化酶mRNA的稳定性分析结果排除了这两个因素的影响,因此T21糖化酶mRNA含量的增加主要是glaA基因转录水平提高的结果。T21与3.795之间糖化酶水平差异(10～17倍)与糖化酶mRNA水平差异(4.3～4.4倍)的不一致性,提示T21和3.795之间除转录水平外可能还存在着翻译水平上的差异(2～4倍)。此外,T21和3.795均存在着对糖化酶基因表达的碳源调控机制,根据两者在淀粉、麦芽糖和葡萄糖培养条件下所产生的mRNA比均为4:3:2,可以认为,这种调控作用发生在转录水平上,并且具有相同的调控方式。     

黑曲霉糖化酶基因表达调控的研究 Ⅰ.高产及低产菌株糖化酶表达的总体分析和比较

对黑曲霉(Aspergillus niger)高产菌株T21和原始菌株3.795糖化酶的基因表达从菌体生长、酶形成动力学、glaA基因拷贝数、糖化酶mRNA含量及其稳定性等多个方面进行了分析和比较。T21和3.795糖化酶的大量产生均自菌体生长的静止期开始。培养72h后,两者的菌体浓度相同,但T2l产生的糖化酶量为3.795的10～17倍,说明糖化酶产量的差异不是因生物量或酶起始合成期不同引起的,而是由于细胞内酶表达量不同引起的。Northern杂交显示T21总RNA中糖化酶mRNA含量为3.795的4.3～4.4倍.两菌株glaA基因拷贝数及糖化酶mRNA的稳定性分析结果排除了这两个因素的影响,因此T21糖化酶mRNA含量的增加主要是glaA基因转录水平提高的结果。T21与3.795之间糖化酶水平差异(10～17倍)与糖化酶mRNA水平差异(4.3～4.4倍)的不一致性,提示T21和3.795之间除转录水平外可能还存在着翻译水平上的差异(2～4倍)。此外,T21和3.795均存在着对糖化酶基因表达的碳源调控机制,根据两者在淀粉、麦芽糖和葡萄糖培养条件下所产生的mRNA比均为4:3:2,可以认为,这种调控作用…     

黑曲霉糖化酶基因表达调控的研究：I.高产及低产菌株糖化酶表达…

对黑曲霉高产菌株Ｔ２１和原始菌株３．７９５糖化酶的基因表达从菌体生长、酶形成动力学、ｇｌａＡ基因拷贝数、糖化酶ｍＲＮＡ含量及其稳定性等多个方面进行了分析和比较。Ｔ２１和３．７９５糖化酶的大量产生均自菌体生长的静止期开始。培养７２ｈ捂得的菌体浓度相同,但Ｔ２１产生的糖化酶量为３．７９５的１０￣１７倍,说明糖化酶产量的差异不是因生物量或酶起始合成期不同引起的,而是由于细胞内酶表达量不同引起的。Ｎｏｒｔ     

黑曲霉糖化酶基因上游调控区的克隆与分析

目的:通过基因工程方法改造糖化酶基因上游调控区,提高糖化酶产量提供研究。方法:以糖化酶生产菌黑曲霉为材料,通过PCR扩增获得糖化酶基因上游调控区片段PglaA。经测序比对发现该序列与GenBank中编号AM270061的序列相似性为100%。进一步的分析结果表明此序列含有2个保守的激活蛋白结合位点序列CCAAT和1个可能的葡萄糖阻遏位点CT-GGGG。结果:通过不同浓度葡萄糖对糖化酶合成的影响确定该菌株存在葡萄糖阻遏效应,当浓度到到3%以上时阻遏率高达70%以上,为葡萄糖阻遏位点预测结果提供了实验证据,并且经实验测得糖化酶活力随着接种量的增加而增加,当增加到5%时,相对酶活最高。     

黑曲霉糖化酶高产菌株的糖化酶结构基因的分离及其序列分析

从糖化酶高产菌株(Aspergills niger)T21中分离出染色体DNA.Southern印跡分析表明糖化酶结构基因位于约2.5kb的EcoRⅠ-EcoRV片段中.该染色体DNA经EcorⅠ、EcoRⅤ完全酶切后,用琼脂糖凝胶电泳分离,回收2.0—3.0kb的片段,与载体pBR322连接后转化宿主菌大肠杆菌DH5,获得转化子.通过原位杂交,从转化子中筛选出4个阳性克隆.阳性克隆的进一步酶切鉴定及序列分析表明,黑曲霉T21糖化酶结构基因大小为2.3kb,含有4个内含子.     

黑曲霉糖化酶高产株糖化酶cDNA的合成、克隆和序列分析

从黑曲霉糖化酶高产株T21分离总Poly(A)⁺RNA,经反转录合成cDNA,建立cDNA库。以糖化酶基因片段为探针从cDNA库进行筛选,阳性率达1．6％。由限制酶酶切图谱确定30％的阳性克隆携带全长的糖化酶cDNA。序列分析结果表明,菌株T21虽经多次诱变获得,但糖化酶基因编码区序列与文献报道的黑曲霉糖化酶基因编码区序列一致。从菌株T2l构建的cDNA库中含糖化酶cDNA插入片段的克隆的高比率充分证明,菌株T21中稳态糖化酶mRNA含量很高,显然这是突变株T21糖化酶高产的重要原因之一。     

黑曲霉3.795glaA基因及其5'调控区的克隆和序列分析

黑曲霉Ｔ２１是由黑曲霉３．７９５经诱变育种获得的糖化酶高产菌株,为阐明其高产的分子机制,由黑曲霉３．７９５克隆了糖化酶结构基因及其５′旁侧序列,并与黑曲霉Ｔ２１的相应序列进行了比较．由黑曲霉３．７９５菌丝体分离染色体ＤＮＡ,Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析表明,糖化酶结构基因位于～２．５ｋｂ的ＥｃｏＲⅠ－ＥｃｏＲⅤ染色体ＤＮＡ片段上,在此ＥｃｏＲⅠ位点上游约１．０ｋｂ处有一ＳａｌⅠ位点．为构建糖化酶结构基因及其５′旁侧序列的基因组文库,该染色体ＤＮＡ分别用ＥｃｏＲⅠ＋ＥｃｏＲⅤ和ＥｃｏＲ＋ＳａｌⅠ消化,琼脂糖凝胶电泳分离并回收长度在１．０ｋｂ左右和２．５ｋｂ左右的ＤＮＡ片段,分别与ｐＵＣ１９载体连接后转化入Ｅ．ｃｏｌｉＤＨ５．用原位杂交方法筛选到了携带糖化酶基因编码区及其１５０５ｂｐ５′旁侧序列的阳性克隆．对克隆片段的ＤＮＡ序列进行了测定并与黑曲霉Ｔ２１的相应序列进行了比较,结果表明,在糖化酶基因编码区及其１５０ｂｐ３′非编码区内,未发现碱基差异,但在－３４０～－１５０５的５′上游区内发生了９个位置的碱基变化,包括缺失、插入和替换．这些结果表明,黑曲霉Ｔ２１与３．７９５的糖化酶产量的差异与其结构基因无关,但可能与其     

黑曲霉糖化酶的分离纯化及其性质

采用硫酸铵分级DEAE-纤维素离子交换层析、Sephadez G—150凝胶过滤等方法,从黑曲霉AS 3.4309变异株B-11的发酵液中分离出三种电泳均一的糖化酶(GI、Gill、GII)。其收率分别为0.8％、50％和18．6％。GI、Gill和GII的分子量分别为27000、67000和53000;等电点分别为3.38、3.52和3．59;含糖量分别为8．7％．13．6％和18．3％;最适pH分别为4.4、4．6和4.6;对可溶性淀粉的Km值分别为2．0、0．77和1．18g／L;二级结构中a-螺旋含量分别为18．4％、23．9％和28．9％;最适温度均为70℃。生淀粉可吸附Gill,吸附率达80％。此外还测定了三种同工酶的氨基酸组成及含量。GI、GII和GIII均由一条多肽链组成。     

黑曲霉糖化酶基因表达调控的研究──Ⅱ.A.niger T21和3.795glaA基因5''调控区功能的体内分析

对糖化酶高产菌株A.nigerT21和原始菌株Aniger3．795的glaA5＇上游区的序列分析证明,两者在1．5kb的区域内有9个部位的碱基不同。为考察这些碱基差异是否是引起T21glaA基因转录水平提高的原因,构建了以T21和3．795glaA基因转录调控区及A．nidulans　trpC基因终止子为表达元件的E．colihph基因表达载体（pXH2和pGH1）,用pXH2和pGH1分别转化A.nigerT21,对两种转化子的HmB抗性水平测定和Southern杂交分析显示,在转化子XH2C和GH1C中,pXH2和pGH1以相同拷贝数（2拷贝串联）整合到染色体DNA的相同位置上,XH2C的HmB抗性水平（3000μg／ml）为GH1C（1500μg／ml）的2倍。这一结果表明,诱变引起的调控区序列改变使T21glaA基因转录调控区的功能水平比3．795提高1倍。     

黑曲霉突变株葡萄糖淀粉酶的化学组成及其光谱学性质

黑曲霉突变株葡萄糖淀粉酶中一型GAI舍糖量为17.6%。氨基酸分析表明,天门冬氨酸和谷氨酸(包括酰胺)占20.3%,苏氨酸和丝氨酸占25.1%,三种碱性氨基酸占6%。紫外光谱在278nm和250nm处分别有最大和最小吸收;其荧光光谱的最大激发波长和发射波长分别为284nm与342nm;远紫外CD谱表现为一双负峰;在溶液中的构象是α-螺旋10.6%,β折叠16.3%和无规卷曲73.1%。     

黑曲霉突变株葡萄糖淀粉酶的底物特异性

黑曲霉(Aspergillus niger)突变株T-21葡萄糖淀粉酶(GAI)仅能水解多种淀粉及麦芽低聚糖生成唯一产物β-葡萄糖,其水解麦芽糖及麦芽三糖的速度分别为200和570mg葡萄糖·h~(-1)·mg~(-1).GAI水解α-1,4键的速度比水解α-1.6键快100多倍.除了马铃薯淀粉外,对其它淀粉及麦芽低聚糖几乎都能100%地水解,但不能水解环状糊精,其水解各麦芽低聚糖的最先产物都比原底物少一个葡萄糖单位,说明GAI为一外切型淀粉酶.GAI对麦芽糖、麦芽三糖、可溶性淀粉、糯米淀粉、糊精及糖原的Km值分别1.92mmol/L、0.38mmol/L、0.053%、0.045%、0.059%、及0.076%,V_(max)分别为590、1370、1270、1520、1120和1220mg葡萄糖·h~(-1)·mg~(-1).D-葡萄糖酸-δ-内酯及麦芽糖醇对此酶分别具有反竞争性抑制和混合性抑制.     

黑曲霉N25植酸酶phyA基因的克隆及序列分析

通过对黑曲霉N2 5植酸酶phyA基因PCR扩增 ,获得了一条长约 1 6kb的特异性PCR产物 ,并进行了酶切鉴定。然后在pUC1 8质粒中构建了含有目的基因片段的克隆质粒pFNP 1。DNA序列测定表明 ,目的基因片段含有植酸酶phyA基因的完整序列 ,phyA基因全长1 50 6bp,其中包含一段长 1 0 2bp的内含子 ,编码 467个氨基酸 ,5’端有一段编码 1 9个氨基酸的信号肽序列。黑曲霉N2 5与产植酸酶酶活最高的天然黑曲霉标准菌株NRRL31 35的植酸酶phyA基因 (GenBankAccession :M94550 )相比较 ,其同源性为 96 746% ,编码的氨基酸序列同源性为 97 64%。将黑曲霉N2 5植酸酶phyA基因序列及其相应的氨基酸序列在国际基因库中注册 (注册号分别为 :AF2 1 881 3,AAF2 5481 1 ) ,此基因是目前中国在国际基因库中注册的第一个植酸酶phyA基因。     

黑曲霉菊糖酶的纯化及性质

黑曲霉(Aspergillus niger)319发酵液经硫酸铵分级沉淀、DEAE-纤维素52离子交换层析和Sephadex G-100分子筛层析,得到了电泳纯的菊糖酶组分。提纯倍数为67,收率为25.5％。菊糖酶的最适pH为5.0,最适温度为60℃。此酶为单亚基蛋白,凝胶过滤法测得分子量为28000,含糖13.9％,用等电聚焦法测得等电点为5.4,该酶对温度有较高的稳定性,对pH的稳定范围较窄。Hg²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺对该酶有强烈的抑制作用。此酶对菊糖有较强的底物专一性,产物为果糖,但它也可作用于蔗糖,I/S值为0.348。当以菊糖为底物时,K_m为6.25mmol/L,V_m为67.11 μmol·mg~(-1)·min~(-1)。     

黑曲霉M89菊粉酶的提纯与性质

黑曲霉(Aspergillusniger）M89菊粉酶经硫酸铵分级盐析、SephadexG-200凝胶过滤、DEAE-纤维素离子交换层析、聚丙烯酞胺凝胶电泳（PAGE）制备分离,提纯到4个菊粉酶组分EⅠ、EⅡ、EⅢ和EⅣ。用SDS-PAGE测定分子量分别为102．6、97．9、61．2和36．5kD;用等电聚焦电泳测得其等电点分别为4．15、4．24、4．48和4．15。4个组分的最适反应温度均为55～60℃;EⅠ的最适pH为pH4．0,其余3个组分为pH4．5．各组分的热稳定性有一定差异,分子量越小的组分,热稳定性越好,55℃处理90min,EⅠ有一定的热失活,其余3个组分无活力丧失,4个组分都是外切酶。     

黑曲霉纤维素酶系中β-葡聚糖纤维二糖水解酶的提纯和性质

通过硫酸铵分段,Sephadex G-100凝胶过滤及DEAE-SephadexA-25(A-50)离子交换柱层析等提纯步骤,从黑曲霉(Aspergillus niger)培养液中分离到β-葡聚糖纤维二糖水解酶的两个组分(Ⅰ-3a,Ⅰ-3b),经凝胶电泳鉴定均为单一带,Ⅰ-3a和Ⅰ-3b的最适pH分别为4.0及4.5,最适温度50℃及45℃,在pH2.0—8.0之间稳定,保温1h时的半失活温度t 1/2分别为52℃及48℃。SDS-凝胶电泳法测得Ⅰ-3a和Ⅰ-3b的分子量分别为57000及55000;聚丙稀酰胺凝胶等电聚焦法测得二者的等电点分别为3.2和3.0。在所测定的化学试剂中,Ag~+、Hg~(2+)和Cu~(2+)对该酶均有较强的抑制作用。     

对硫磷真菌降解酶的分离纯化和性质

黑曲霉AspergillusnigerY－8在液体培养基中30℃培养5d,其菌体用超声波破碎后,经硫酸铵沉淀、DEAE-纤维素层析、Sephadex－100凝胶过滤,得到凝胶电泳均一的对硫磷降解酶,其比活为6.94,提纯倍数为13.6倍,收率为17．4％。酶作用的最适温度是50℃,最适pH为7.5,在40℃以下和pH6.0～9.0之间稳定,此酶为单亚基蛋白,凝胶过滤法测得分子量为42000,含糖14.6％,SDS、Hg2+、Ag+、Fe3+对酶有强烈的抑制作用,金属螫合剂EDTA对酶活无影响。此酶对甲基对硫磷、敌敌畏、亚胺硫磷也有较好的降解作用,当以对硫磷为底物时,Km为0.43mmol／L,Vmax为1.24μmol·mg-1·min-1。     

黑曲霉菊糖酶的分离纯化及其活性测定

从一株黑曲霉p319的菊芋培养液中,采用硫酸铵盐析、SephadexG-25、DEAE-cellulose-52、SephadexG-100柱层析等方法,分离纯化得到三个菊糖酶组份EI、EII、EⅢ,三者经聚丙烯酰胺凝胶电泳验证均达到均一。并对其活性进行了初步测定,三者比活分别达到29．8u／mg,4．9u／mg,1．2u／mg。