几种效应物对苯丙氨酸解氨酶稳定性的影响

为了对利用苯丙氨酸解氨酶（PAL）转化肉桂酸生成L-苯丙氨酸的生物转化反应条件进行优化,采用添加效应物的方法来提高苯丙氨酸解氨酶的稳定性,通过单因素实验研究了谷氨酸钠,海藻酸钠,聚乙二醇,甘油,锌粉,氮气等对PAL的稳定性影响,通过正交实验和方差分析,确定在转化液中添加1.0g/L锌粉和20g/L谷氨酸钠作为效应物,L-苯丙氨酸积累浓度提高55%,该两种效应物对PAL的稳定性增加显著。     

粘红酵母产L-苯丙氨酸解氨酶的条件和酶法合成苯丙氨酸的研究

研究了粘红酵母(Rhodotorula glutinis)中L-苯丙氨酸解氨酶(PAL)(EC4.3.1.5)的产酶条件及用此酶把反式肉桂酸转化成苯丙氨酸的条件.结果表明,在下列培养基(g/L)及培养条件下PAL的活力较高:酵母膏10.0,蛋白胨10.0,NaCl5.0,KH_2PO_4 0.5,苯内氨酸0.5,(NH_4)_2SO_41.0,葡萄糖5.0,pH6.0—6.5,培养温度为30℃.转化过程中,[NH_4~+]对初速度的影响符合米氏方程,其K_m和V_(max)分别为16.85mol/L和5.96 g·L~(-1)·h~(-1),最适pH为10.0.底物肉桂酸对反应初速度的影响,在低浓度时有激活作用,在高浓度下则有抑制作用.肉桂酸转化为苯丙氨酸的转化率在60.0%以上.     

利用三阶段葡萄糖添加策略减少乙酸合成并促进重组大肠杆菌生产L-苯丙氨酸

为了降低副产物乙酸的积累和提高L-苯丙氨酸的产量,分别优化了L-苯丙氨酸发酵的初始葡萄糖浓度和葡萄糖的指数流加策略.结果表明,20 g/L的初始葡萄糖浓度可以控制细胞的比生长速率低于临界值0.3 h-1,显著地降低了乙酸的积累,提高了L-苯丙氨酸的产量.采用预设比生长速率μ3* =0.4(h-1)进行葡萄糖的指数流加取得了实际最大比生长速率0.29 h-1,使细胞的比生长速率低于临界值,促进了L-苯丙氨酸的合成,最终获得L-苯丙氨酸的产量达48.45 g/L,比本实验室原有水平提高了37％.     

红冬孢酵母苯丙氨酸解氨酶基因pal在大肠杆菌中的克隆与表达

以红冬孢酵母总RNA为模板反转录获得其苯丙氨酸解氨酶基因pal,测序与已公布蛋白序列进行比对,相似度为99％.并以含有T7强启动子的pET - 28a(+)为载体构建重组质粒pET - 28a(+)- pal,通过异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导实现苯丙氨酸解氨酶(PAL)在大肠杆菌中的表达.对诱导条件进行初步优化后,重组茵PAL比酶活可达到42.99 U/g.转化实验中肉桂酸的转化率为48.52％,L-苯丙氨酸生成量为1.73 g/L.结果表明,红冬孢酵母pal基因通过表达载体pET - 28a(+)在E.coli中获得了高效表达.     

反应条件下苯丙氨酸解氨酶的活力稳定性

在苯丙氨酸解氨酶(PAL)的作用下由肉桂酸和氨合成L-苯丙氨酸(L-Phe)是酶法合成该氨基酸的重要途径,国外已利用该途径进行L-苯丙氨酸的工业生产,但是该过程仍存在着转化率低和酶活力稳定性差的问题。为解决这些问题,有必要在现有基础上开展提高酶活力稳定性的研究。     

苯丙氨酸脱氨酶cDNA在大肠杆菌中的克隆与表达及酶法合成L-苯丙氨酸

利用基因重组技术 ,在大肠杆菌中克隆并表达苯丙氨酸脱氨酶 (PAL) (EC4 .3 .1 .5) ,并应用此酶转化肉桂酸生成L 苯丙氨酸。方法是将欧芹苯丙氨酸脱氨酶cDNA亚克隆到组成型表达载体pMG3 6e启动子P3 2下游 ,以菌落PCR法鉴定插入片段的大小和方向都正确的克隆 ,进而以HPLC检测肉桂酸浓度的方法鉴别重组质粒有催化肉桂酸生成L 苯丙氨酸的酶活力。结果获得能表达PAL酶活性的阳性克隆 ,在pH1 0 ,含 1 .0 %肉桂酸、8.0mol/L氨的转化液中 ,3 0℃反应 2 0h ,肉桂酸重量转化率可达 60 %。该基因工程菌有希望用于工业化生产L 苯丙氨酸。     

Arthrobacter K1108乙内酰脲酶转化产物的鉴定

用 Arthrobacter sp.K1 1 0 8的完整细胞为酶源 ,对 DL- 5 -苄基乙内酰脲进行了酶法转化 ,对转化产物进行了提取和精制 ,并通过理化分析和光谱分析进行了鉴定 ,证实所得产物确实为 L-苯丙氨酸 ,同时证实 K1 1 0 8的乙内酰脲酶是 L-选择性的     

我国自行构建的L-苯丙氨酸工程菌株发酵产酸率达国际先进水平

福建省发展和改革委员会于2009年1月17日对福建省麦丹生物集团有限公司和福建沙县侨丹实业有限公司共同承担的"L-苯丙氨酸高产基因工程菌的构建和应用"项目进行科技成果鉴定,由中国工程院院士、浙江工业大学原校长沈寅初教授和清华大学曹竹安教授等专家组成的鉴定委员会,对该项目给予很高的评价,认为所构建的工程菌株ES-4573-2其产酸率达国际先进水平,并足以形成具有自主知识产权的科技成果,使我国L-苯丙氨酸生产进入国际先进行列.L-苯丙氨酸是人体和动物不能在体内自行生物合成的必需氨基酸之一,广泛应用于食品、饲料、医药和日用化工等领域.尤其是低热量、高甜度的二肽甜昧剂-阿可斯巴甜的主要原料,市场需求量大.为进一步提高L-苯丙氨酸产酶产酸水平,增强我国L-苯丙氨酸在国际市场中的竞争力,该项目在两位国家级专家施巧琴教授和吴松刚教授的直接领导下,该课题组在国内外首次应用分子定向协同共进化技术对L-苯丙氨酸代谢途径关键酶基因进行整体改造,构建成突变库,筛选出具有高产酸水平的突变株,取得了显著成效.采用上述技术,工程菌株ES-4573-2经小试、中试进入试产,在采间歇式补料及发酵优化控制的基础上,产酸率较酪氨酸缺陷型宿主菌株提高了292％,取得了重大突破.目前,该工程菌株已在大生产中使用,生产性能稳定,对提高L-苯丙氨酸的产量和质量起了重要的作用,为我国发酵工业的发展作出了贡献.     

一菌双酶法制备L-4-氟苯丙氨酸

利用重组E．coli产天冬氨酸酶和天冬氨酸转氨酶催化生产L-4-氧苯丙氨酸的工艺。实验结果表明最佳转化条件为-37℃,pH值4．5—8．5,菌体与酮酸的质量浓度比为1.5,CTAB的质量分数为0．04％,酮酸的质量浓度11．28g／L,富马酸铵与酮酸的摩尔比为3．0：1．0,添加1mmol／L的Fe^2＋,L-天冬氨酸与酮酸的摩尔比为0．4：1。在最适条件下,经过14h酶转化反应达到平衡,酮酸转化率可达到95％以上,L-4-氟苯丙氨酸得率也可达到80％以上。此法原料简单易得,为L-4-氟苯丙氨酸的制备提供了一种新方法：     

大肠杆菌产L-苯丙氨酸发酵调控及代谢通量分析

考察了外源添加中间代谢产物、维生素B1和硫酸镁对大肠杆菌发酵产L-苯丙氨酸的影响,结果表明,添加1g/L柠檬酸三钠、1g/Lα-酮戊二酸、150mg/L维生素B1及3g/L硫酸镁均对L-苯丙氨酸的合成有利。根据构建的大肠杆菌合成L-苯丙氨酸的生化反应网络,利用代谢通量分析其原因。结果表明,这些物质的添加均可以调节G6P和PEP节点处的代谢通量分布,为L-苯丙氨酸的合成提供更多的前体物质赤藓糖四磷酸(E4P)、磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和还原力NADPH。通过补料分批发酵实验得出,优化后菌体对总葡萄糖的消耗提高了24.49%,菌体终浓度提高了23.50%,L-苯丙氨酸的终浓度提高了62.87%,L-苯丙氨酸的收率提高了30.88%,乙酸的合成降低了56.51%。     

褐藻胶裂解酶产生菌的分离鉴定及产酶发酵优化

对一株从腐烂海带中筛选得到的产褐藻胶裂解酶的菌株进行鉴定,并对其产酶条件进行发酵优化。经形态学、生理生化特征和分子生物学鉴定,将其鉴定为盐单胞菌属,并命名为Halomonas sp. WF6。通过在摇瓶培养水平上进行单因素和多因素正交试验,确定褐藻胶裂解酶产生菌WF6的最适产酶培养基为：褐藻酸钠6.0 g/L,蛋白胨5.0 g/L,酵母粉2.5 g/L,NaCl 30 g/L,K⁺ 5 mmol/L。进而采用最适培养基进行产酶条件的优化,优化后的发酵产酶条件为：初始pH 8.0,培养温度25℃,接种量为2%,摇瓶装液量30 ml/250 ml,培养时间39 h。优化后的褐藻胶裂解酶酶活达117.66 U/ml,是优化前的2.1倍。该酶对褐藻酸钠的酶解产物主要由聚合度为二和三的褐藻寡糖组成。     

Citrobacter freundii休止细胞催化合成L-多巴

以在L-酪氨酸诱导下高效表达酪氨酸酚解酶的菌株Citrobacter freundii 48003-3的休止细胞为生物催化剂,以邻苯二酚、丙酮酸钠、醋酸铵为前体,选择性合成L-DOPA。研究了反应温度、pH和前体浓度等对合成L-DOPA的影响。最优反应条件下,反应12h,L-DOPA的量可达到9．5g／L。     

Two phenylalanine ammonia lyase isoforms are involved in the elicitor-induced response of rice to the fungal pathogen Magnaporthe oryzae

Suspension cultured cells of a blast-resistant rice genotype (Oryza sativa L. cv. Gigante Vercelli) were treated with cell wall hydrolysates prepared from the fungal pathogen Magnaporthe oryzae. As a consequence, a complex pattern of phenylalanine ammonia lyase time course specific activity levels was evident. Ion-exchange chromatographic fractionation of crude extracts suggested that the early (6 h) and the late (48-72 h after elicitation) increase of activity relied upon the sequential induction of two different isoenzymes. The relative expression levels of 11 genes putatively coding for a phenylalanine ammonia lyase were measured by semi-quantitative capillary gel electrophoresis of RT-PCR products. Two genes were indeed found to be induced by treatments with the hydrolysate, and data were validated by real-time PCR. Conversely, only the early-responsive enzyme form was observed following elicitation in a blast-sensitive rice genotype (cv. Vialone nano). Therefore, the late-responsive isoform may represent a candidate gene to select for decreased sensitivity to blast.     

优化益生菌Lactobacillus casei Zhang高密度培养条件

为实现L. casei Zhang的高密度培养,在之前优化增殖培养基的基础上进一步寻求适宜该菌的培养条件。研究了不同中和剂、缓冲盐浓度、葡萄糖浓度、pH值控制、通气条件和补料分批培养对菌体在恒pH条件下发酵的影响,根据不同条件下菌体的比生长速率、菌体密度和活菌数情况,确定L. casei Zhang较适宜的高密度培养条件为：培养基葡萄糖浓度为80 g/L~100 g/L,以氨水为中和剂使pH保持5.9,采用间歇通氮气的方法保持环境厌氧,分批培养方式下37°C保温发酵10 h~12 h后,L. casei Zhang细胞干重达到7 g/L,活菌数3.5×1010 CFU/mL,比优化前提高7倍以上,能够满足益生菌制品生产要求的高菌体密度。     

NO对金丝桃悬浮细胞生长及金丝桃素生物合成的促进作用研究

一氧化氮 (NO)是近年来发现的一种新型植物信号分子。以硝普钠 (Sodiumnitroprusside ,SNP)为一氧化氮 (NO)的供体 ,研究外源NO对金丝桃悬浮细胞生长及金丝桃素生物合成的影响。试验结果表明 ,金丝桃悬浮细胞在含 0 5和 15 0mmol LSNP的培养基中培养 2 0d后 ,细胞的干重分别为对照组的 140%和50% ;细胞中金丝桃素的含量分别为对照组的 98%和210%。试验结果表明 ,低浓度SNP处理有利于金丝桃悬浮细胞生长 ,而高浓度SNP可以促进金丝桃素的合成。在细胞培养初期 (0d)加入 0.5mmol LSNP并在指数生长后期 (14d)加入15.0mmol LSNP的金丝桃悬浮细胞在培养 2.5d后 ,细胞的干重和金丝桃素的含量分别为对照组的1.4和1.8倍 ,金丝桃素的产量达15.2mg/L ,比对照高3.2倍。SNP对金丝桃悬浮细胞生长及金丝桃素含量的影响可以被NO专一性淬灭剂CPITO(2-4-carboxyphenyl-4 ,4 ,5 ,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide)所抑制,说明SNP是通过其分解产物NO影响细胞生长和金丝桃素的合成。试验结果同时表明,在15.0mmol/L的SNP处理下,金丝桃悬浮细胞中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性显著升高,推测NO可能通过触发金丝桃悬浮细胞的防卫反应,激活了细胞中金丝桃素的生物合成途径。     

NO对银杏悬浮细胞生长及黄酮类物质合成的影响

以硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)为一氧化氮(NO)的供体,向银杏悬浮细胞培养液中加入不同浓度的SNP,研究外源NO对银杏悬浮细胞生长状况、过氧化氢酶(CAT)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性和黄酮类物质生物合成的影响.结果表明,低浓度SNP有利于银杏悬浮细胞生长,而高浓度SNP可以促进黄酮类物质的合成.银杏悬浮细胞在添加0.5和10 mmol/L SNP的培养基中培养16 d时,细胞干重分别为对照组的134%和73%;在添加10 mmol/L SNP的培养基中培养20 d时,细胞中黄酮类物质的含量为对照组的136%.同时,10 mmol/L SNP促进银杏悬浮细胞PAL和CAT活性显著升高.NO专一性淬灭剂c-PITO(carboxyl phenyltetramethylimidazoleoxide)抑制SNP对银杏悬浮细胞生长、CAT活性、PAL活性和黄酮类物质含量的促进作用,说明SNP是通过其分解产物NO影响细胞生长和黄酮类物质的合成.根据这些结果推测,NO可能通过触发银杏悬浮细胞的防卫反应,激活了细胞中黄酮类物质的生物合成途径.     

响应面法优化类芽胞杆菌HB172198产褐藻胶裂解酶发酵培养基

为了提高类芽胞杆菌新种HB172198产褐藻胶裂解酶活力,本研究采用响应面法对该菌株液体发酵培养基进行了优化实验。在单因素实验和Plackett-Burman试验筛选出海藻酸钠、胰蛋白胨、NaCl、MgSO4·7H2O等4个显著影响产酶因素的基础上,通过Box-Behnken设计及响应面法进行回归分析,得出产褐藻胶裂解酶最佳发酵培养基,其成分为:海藻酸钠7.50 g/L、胰蛋白胨13.57 g/L、NaCl 29.75 g/L、MgSO4·7H2O 0.08 g/L。优化条件下该菌株最大酶活性达14.60 U/mL,是优化前的1.87倍。本研究为菌株HB172198产褐藻胶裂解酶的大规模生产和工业应用提供了重要的理论依据。     

响应面法优化褐藻胶降解菌Cobetia sp.20发酵培养基

为了提高褐藻胶降解菌株Cobetia sp.20产褐藻胶裂解酶的能力,利用响应面法优化其发酵产褐藻胶裂解酶的培养基。首先利用单因素法分别对发酵培养基中的不同碳源、碳源添加量、不同氮源、氮源添加量以及氯化钠添加量、磷酸二氢钾添加量、硫酸镁添加量和pH进行探究,研究各因素对产酶的影响。在单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman试验确定Cobetia sp.20发酵培养基中影响产酶的主要因素。通过响应面试验建立回归方程。研究结果表明,Cobetia sp.20最优发酵培养基配方为褐藻胶15.00 g/L、硫酸铵7.50 g/L、氯化钠15.00 g/L、硫酸镁0.50 g/L、磷酸二氢钾5.30 g/L、硫酸亚铁0.01 g/L、pH值7.58。优化后酶活为142.79 U/mL,比优化前提高了26.36%。褐藻胶裂解酶活的提高,为褐藻胶裂解酶的工业化生产提供了参考。     

毕赤酵母底盘芳香族氨基酸合成途径改造生产肉桂酸及对香豆酸*

目的:改造毕赤酵母使其异源合成类黄酮生物合成途径的重要中间体肉桂酸、对香豆酸,并优化前体芳香族氨基酸生物合成途径以提高毕赤酵母的生产能力。方法:在毕赤酵母GS115中利用乙醇诱导型人工转录系统表达Rhodotorula glutinis来源的苯丙氨酸解氨酶,并在该重组菌株中分别过表达胞内芳香族氨基酸生物合成途径中的关键酶或其突变体以进行优化。结果:异源表达苯丙氨酸解氨酶可使毕赤酵母将自身产生的L-苯丙氨酸、L-酪氨酸转化为肉桂酸(38.8 mg/L)、对香豆酸(34.2 mg/L),而通过过表达相关酶进行优化,最终肉桂酸和对香豆酸的产量分别达到124.1 mg/L和302.0 mg/L。结论:利用新的异源宿主毕赤酵母成功合成了肉桂酸、对香豆酸,并对胞内的芳香族氨基酸生物合成途径进行了优化,表明毕赤酵母具有生产黄酮类化合物的应用潜力,也为其他芳香族氨基酸衍生物或植物化合物在毕赤酵母中的异源合成奠定了基础。