利用CRISPR-Cas9系统构建新型异戊酰螺旋霉素Ⅰ产生菌

异戊酰螺旋霉素(Isovalerylspiramycin,ISP)Ⅰ是必特螺旋霉素(Bitespiramycin,BT)的一种主组分,其抗菌活性与BT相似,而且作为单一组分在质控和剂型上更具优势,目前正在进行临床前研究。原有的 ISPⅠ工程菌株经过3次基因改造,已经具有2种抗性基因,很难再进行遗传操作。前期研究利用经典同源重组的方法无法构建无抗性的ISPⅠ产生菌,文中利用CRISPR-Cas9基因编辑系统在螺旋霉素(Spiramycin,SP)产生菌中成功将3位酰基化酶的基因bsm4替换为组成型强启动子ermEp~*控制下的异戊酰基转移酶基因(Isovaleryltansferase gene,ist)。删除bsm4后突变株只能产生SPⅠ组分,外源基因ist的表达产物催化SPⅠ在其4″位进行异戊酰化修饰形成ISPⅠ。经过HPLC和质谱鉴定,阳性菌株ΔEI的发酵产物中只有ISPⅠ一种ISP组分,证实新的ISPⅠ工程菌株构建成功。ΔEI菌株不带有抗性基因,可重复利用CRISPR-Cas9系统进行基因操作来获得新的改良菌株。     

温度对大肠杆菌青霉素G酰化酶基因表达的影响

含有大肠杆菌青霉素G酰化酶基因的质粒pWGA在菌株DH5α中表达时,表现为温度敏感。在30℃和37℃两种培养温度下,用Northern Blot和Western Blot研究了菌体的转录水平和翻译水平。结果表明菌体培养温度升高不影响mRNA的转录,但不利于青霉素酰化酶前体蛋白的正确加工,导致青霉素酰化酶在37℃发酵生产时酶活力单位的下降。     

青霉素酰化酶基因克隆成功

据“科学报”(1984年.5.17)报道,中国科学院上海药物研究所科研工作者从事“青霉素酰化酶基因工程研究”取得进展,首次在国内获得载有青霉素酰化酶基因的克隆菌株,目前他们正在加紧进行高效生产菌种的构建工作,预计可以较快地在生产上得     

石竹的基因操作在日本首获成功

兵库县中央农业技术中心生物工程研究所向石竹的实用品种导入并表达基因获得成功。这是继澳大利亚Florigene公司之后世界上第2个成功之例。该研究所用这项技术导入石竹斑纹病毒的壳蛋白基因,培育出了抗病毒性石竹。因此,从目前利用茎尖培养生产无菌苗的石竹育苗体系中省去了麻烦的茎尖培养过程。该研究所估计在全国每年可节省30亿日元以上的费用。计划1999年向育苗农家分发抗病毒性重组石竹     

多重RT-PCR快速检测禽流感病毒的研究

西北农林科技大学生物工程研究所陈思怀、湖北省农科院牧医研究所乔宪凤、华文君等6位科学工作者参考H1-H15亚型禽流感病毒(AIV)的核蛋白(NP)基因序列以及H5、H6、H9亚型AIV血凝素(HA)基因,共设计4对引物,建立了2对引物扩增AIV的NP、HA基因的多重RT-PCR方法。应用此法分别对H5、H6、H9亚型AIV尿囊液RT-PCR,电泳,回收预期片段进行测序,并同Genebank的注册序列进行同源性分析。     

GL-7ACA酰化酶基因工程菌(Escherichia coli MMR204/pZC1)批式补糖发酵条件优化

戊二酰-7-氨基头孢烷酸(GL-7-ACA)酰化酶(3．1．5．11)可有效催化GL-7ACA分子中戊二酰基侧链水解,形成7-氨基头孢烷酸(7-ACA)而成为两步酶法生产7-ACA的重要工业用酶之一。在已构建的GL-7ACA酰化酶基因(acy)重组质粒pZC1基础上,进一步对酰化酶基因工程菌Escherichia coli MMR204／pZC1的产酶发酵条件进行了考察。研究表明,工程菌的最佳发酵温度为33℃,pH7．5～8．5的微碱条件有利于酶的生成。LB培养基补加适量葡萄糖(1～5g／L),可提高发酵生物量和产酶水平,但葡萄糖的过量补加(6g／L以上),则导致发酵液偏酸(低至pH4．0)而完全抑制酰化酶生成,并证明工程菌生长和产酶对乙酸的抑制效应较为敏感。同时通过5L自控发酵罐的批式补糖试验,对恒速流加、pH反馈控制和指数流加等三种补糖模式的发酵产酶进程进行了比较。结果发现,三种方式的补糖条件下,acy基因在tac启动子控制下,呈组成型表达,细胞生长与产酶同步,无需诱导;其中,以指数流加方式得到的生物量和产酶水平最高。而从acy基因的表达效率,即比酶活看,pH反馈的补料方法略高于恒速或指数流加模式。     

三菱油化学公司用基因电脉冲导入法加速氨基酸生产菌的分子育种

日本三菱油化学公司中央研究所使用电脉冲法,确立了短时间内将基因导入工业上用来生产氨基酸、核酸等的棒型细菌黄色短杆菌(Brevibacterium flavum)的方法,并将于下月上旬在名古屋召开的农艺化学会上发表。使用了电脉冲法,只需2～3天就能获得重组菌,使棒型细菌的分子育种所需时间大幅度缩短,而且非常省事。向棒型细菌导入基因以前使用的方法必须溶解细胞壁,然后用药剂导入基因(原生质体法)。因再生细胞壁比较费时,获     

利用强启动功能片段提高麦迪霉素4”，-羟基丙酰化酶基因的表达

利用PCR技术将本室克隆到的强启动功能片段取代麦迪霉素丙酰化酶基因(mpt)的启动子或与mpt基因自身启动子串连,获得含mPt重组质粒pCHFPE3和pCHFPE2。用含有这两个质粒的Streptomyces lividans TK24对螺旋霉素进行微生物转化,结果表明,与含有原启动子的mpt.S.lividans TK24(p.WFPE)相比,丙酰螺旋霉素的组分比例分别提高了89.02％和58.53％。含重组质粒pCHFPE2的螺旋霉素产生菌S.spiramyceticus发酵产物中丙酰螺旋霉素的组分也有较大辐度的提高。说明利用该强启动功能片段可以提高麦迪霉素丙酰化酶基因的表达。     

组成型表达粪产碱杆菌青霉素G酰化酶重组大肠杆菌发酵条件研究

目的:对重组大肠杆菌组成型表达粪产碱杆菌青霉素G酰化酶(AfPGA)进行了发酵条件研究。方法:在摇瓶和5L发酵罐中研究了(NH4)2SO4和葡萄糖浓度对质粒的分离稳定性及青霉素G酰化酶表达的影响。结果:该工程菌质粒具有分离不稳定性,培养基中无(NH4)2SO4时发酵过程中pH和糊精水解生成葡萄糖的浓度变化较小,细胞前期(0h-12h)的生长速率降低,质粒分离稳定性和青霉素G酰化酶的表达水平提高。发酵过程中维持低葡萄糖水平可以限制细胞的生长速率,提高质粒稳定性和促进青霉素G酰化酶的合成。采用混合碳源发酵,发酵培养基含糊精2g/L,12h后以1g/L.h恒速流加葡萄糖至35h,控制流加过程葡萄糖浓度0.1g/L左右,平均比生长速率为0.06h-1,发酵结束时质粒稳定性为86%,青霉素G酰化酶的表达水平达23 000U/L。结论:重组大肠杆菌组成型表达青霉素G酰化酶的研究对工业生产有一定指导意义。     

用基因操作技术培育耐冷性植物,并应用于其他作物

冈崎国立共同研究机构基础生物学研究所教授村田纪夫等和麒麟基础技术研究所用从耐冷性拟南芥(Arabidopsis thaliana)和对低温敏感的南瓜分离的3-磷酸甘油酰化酶(ATase)基因转化烟草,使耐冷性发生变化获得成功。利用基因操作控制耐冷性在90年报道用原核生物已获成功。但是用高等植物成功还是首次。如利用这项成果,给予易受冷害的甘薯和黄瓜、圆辣椒等低温敏感性作物耐冷性,能开发在寒冷地栽培的品种。ATase基因已由村田申请专利,麒麟啤酒公司91年1月申请了用基因工程培育出耐冷性植物的方法     

利用强启动功能片段提高麦迪霉素4”，-羟基丙酰化酶基因的表达

用PCR技术将本室克隆到的强启动功能片段取代麦迪霉素丙酰化酶基因(mpt)的启动子或与mpt基因自身启动子串连,获得含mpt重组质粒pCHFPE3和pCHFPE2。用含有这两个质粒的Streptomyces lividans TK24对螺旋霉素进行微生物转化,结果表明,与含有原启动子的mpt．S．Lividans TK24(p．WFPE)相比,丙酰螺旋霉素的组分比例分别提高了89．02％和58．53％。含重组质粒pCHFPE2的螺旋霉素产生菌S．Spiramyceticus发酵产物中丙酰螺旋霉素的组分也有较大辐度的提高。说明利用该强启动功能片段可以提高麦迪霉素丙酰化酶基因的表达。     

大肠杆菌酪氨酸转运系统基因敲除对酪氨酸生产的影响

酪氨酸是三大芳香族氨基酸之一,广泛用于食品、医药和化工等领域。转运系统工程为代谢工程改造大肠杆菌选育酪氨酸生产菌株提供了一种重要的研究策略。大肠杆菌中酪氨酸胞内转运主要通过aroP和tyrP基因编码的通透酶进行调控。以酪氨酸生产菌株HGXP为出发菌株,利用CRISPR-Cas9技术成功构建了aroP和tyrP基因敲除菌,并通过发酵试验考察了调节转运系统对酪氨酸生产的影响。发酵结果表明,aroP和tyrP基因敲除菌酪氨酸产量分别达到3.74 g/L和3.45 g/L,较出发菌株酪氨酸产量分别提高了19%和10%。对诱导温度进行了优化,结果表明38℃为最佳诱导温度。在3 L发酵罐上进行了补料分批发酵,aroP和tyrP基因敲除菌酪氨酸产量进一步提高至44.5 g/L和35.1 g/L,较出发菌株酪氨酸产量分别提高了57%和24%。研究结果对代谢工程强化大肠杆菌生产酪氨酸具有重要的参考价值。     

GL-7ACA酰化酶基因工程菌(Escherichia coli MMR204/pZC1)批式补糖发酵条件优化

戊二酰 7 氨基头孢烷酸 (GL-7-ACA)酰化酶 (3.1.5.11)可有效催化GL-7ACA分子中戊二酰基侧链水解 ,形成7-氨基头孢烷酸 (7-ACA)而成为两步酶法生产7-ACA的重要工业用酶之一。在已构建的GL-7ACA酰化酶基因(acy)重组质粒pZC1基础上 ,进一步对酰化酶基因工程菌EscherichiacoliMMR204pZC1的产酶发酵条件进行了考察。研究表明 ,工程菌的最佳发酵温度为 33℃ ,pH7.5～ 8.5的微碱条件有利于酶的生成。LB培养基补加适量葡萄糖 (1～ 5g/L) ,可提高发酵生物量和产酶水平 ,但葡萄糖的过量补加 (6g/L以上 ) ,则导致发酵液偏酸 (低至pH4.0 )而完全抑制酰化酶生成 ,并证明工程菌生长和产酶对乙酸的抑制效应较为敏感。同时通过5L自控发酵罐的批式补糖试验 ,对恒速流加、pH反馈控制和指数流加等三种补糖模式的发酵产酶进程进行了比较。结果发现 ,三种方式的补糖条件下 ,acy基因在tac启动子控制下 ,呈组成型表达 ,细胞生长与产酶同步 ,无需诱导 ;其中 ,以指数流加方式得到的生物量和产酶水平最高。而从acy基因的表达效率,即比酶活看,pH反馈的补料方法略高于恒速或指数流加模式。     

青霉素酰化酶基因的克隆与表达Ⅳ．宿主对青霉素酰化酶基因表达的影响

选用带青霉素酰化酶基因的HindI—A片段或HindI—A及其邻接的HindI—B,c片段的4种不同的质粒pPA2,pPA4,pPA 5,pPA 6分别转化于4种大肠杆菌宿主A56,c600,HBl01,Mcl000得16种转化子并测这些转化子的青霉素酰化酶活力。结果表明：同一质粒在不同宿主中青霉素酰化酶基因表达程度有明显差别,其中以A56为最高,其次是c600和Mcl000,而以HBl01为最低。在所试验的4个宿主菌中青霉素酰化酶基因表达都具温度依赖性,而且HindI—B片段对表达有相同程度的促进作用。用DNA-RNA点滴杂交试验测定青霉素酰化酶的信使RNA的量,发现同一质粒在不同宿主中信使RNA量的差异与酶活力的差异相一致。上述结果表明宿主在转录水平上影响了青霉素酰化酶基因的表达。     

苯丙氨酸合成的关键酶基因aroG与pheA串联表达

aroG和pheA是与苯丙氨酸合成有关的两个重要基因。在大肠杆菌(Escherichia coli)中,aroG基因编码脱氧阿拉伯糖型庚酮糖磷酸合酶(DS),该酶催化由糖代谢中心途径分流出来的磷酸烯醇丙酮酸(PEP)和赤鲜糖4磷酸(E4P)缩合形成脱氧阿拉伯糖型庚酮糖磷酸(DAHP)的反应;pheA基因编码一个双功能酶蛋白,它同时催化两步关键反应,即具有分枝酸变位酶(CM)和预苯酸脱水(PD)的两种功能。采用PCR技术分别从两个不同品系的大肠杆菌染色体DNA中扩增到aroG和pheA。当这两个基因串联在一个质粒上导入大肠杆菌P2392中进行表达时,它们编码的酶DS、CM和PD活性分别提高43、44和22倍;导入短杆菌(Brevibacterium)2731中表达时,相应的酶活性分别提高123、23和56倍。两基因的串联表达能大幅度地提高工程菌株的苯丙氨酸发酵产量。     

产GL-7-ACA酰化酶重组大肠杆菌的构建和表达

为了实现GL-7-ACA酰化酶在大肠杆菌中的成功表达,将GL-7-ACA酰化酶基因用PCR的方法去除其信号肽序列,并将其连接到质粒pET-28a,通过筛选得到了表达GL-7-ACA酰化酶的重组菌B121(DE3),pET-ACY。分别考察了诱导温度、菌浓(OD600)、诱导剂IFrG的用量等因素对重组菌表达GL-7-ACA酰化酶的影响。在优化条件下,GL-7-ACA酰化酶酶活可达266U／L。GL-7-ACA酰化酶经一步DEAE-Sepharose纯化即可达到80％的纯度,酶活收率为50％。     

青霉素酰化酶基因的克隆与表达I．青霉素酰化酶基因的克隆

用EcoR I—Pst I双酶解的pBR322作为克隆载体,从大肠杆菌D816染色体克隆了青霉素酰化酶基因,这个基陶位于9．1Kb EcoRI片段上。所得克隆株整体细胞酶学特性与大肠杆菌D816一致,酶反应最适温度为55℃,最适pH为7．8—8．0。以青霉素G作为底物时Km为10．3mM,转化产物为6一氨基青霉烷酸。克隆株大肠杆菌c600(pPAl)合成青霉索酰化酶仍需苯乙酸诱导并被葡萄糖阻遏,细胞青霉素酰化酶的活性比大肠杆菌c P1(高2—4倍。     

日本中野醋店和东京大学确立了醋化醋杆菌基因自体克隆技术

日本中野醋店已确立了食醋商业化生产所用的醋化醋杆菌(醋酸菌)(Acetobacter acefi)的有用基因自体克隆的基础技术。利用这项成果,就可使由限制性酶切断的DNA片断连接到载体上使其克隆化,使从得到的许多克隆通过散弹枪法(shot gun)克隆找出目标基因的技术能在醋酸菌中进行,从而可加快醋酸菌有用基因的克隆化。该公司正利用基因重组技术从事这种菌的育种工作:能降低醋酸发酵的冷却成本的高温发酵醋酸菌,有利于业务用食醋的高酸度发酵醋酸菌,提高醋酸发酵生产速度的醋酸菌等。     

向烟草导入抗真菌病基因的研究

用花粉管通道法向烟草中导入几丁质酶基因,通过PCR检测的106株植株有4株表现出阳性,经点杂交检测得到3株阳性植株,用花粉管通道法向烟草导入几丁质酶基因具有可行性。     

利用反向遗传技术研究H9N2亚型AIV传播途径的分子机制

利用反向遗传技术,通过基因重排方法,产生两个表面基因来自A/Chicken/Guangdong/SS/94(H9N2)禽流感病毒(avian influenza virus,AIV)株和其余基因来自A/Chicken/Shanghai/F/98(H9N2)AIV株的3株H9N2亚型重排AIV,动物传播性试验发现A/Chicken/Shanghai/F/98(H9N2)株、A/Chicken/Guangdong/SS/94(H9N2)AIV株和3株H9N2亚型重排AIV都可以经直接接触途径传播;在粪便接触途径下,3株重排AIV都不经粪便接触传播;只有A/Chicken/Shanghai/F/98(H9N2)株和重排AIV RF7/SSHA能经过气溶胶途径传播。HI试验结果进一步证明了以上的结果。实验结果表明H9N2亚型AIV的NA基因与H9N2亚型AIV气溶胶传播途径有重要的关系,即1998年中国大陆H9N2亚型AIV大流行可能是因为病毒获得气溶胶传播途径的特性,推测病毒的NA基因发挥了重要作用。