嗜热枯草芽孢杆菌普鲁兰酶基因的表达与重组酶的性质

克隆嗜热枯草芽孢杆菌WY-34普鲁兰酶基因并在大肠杆菌中进行表达,对重组酶进行纯化和酶学性质研究,根据枯草芽孢杆菌的普鲁兰酶蛋白序列,设计PCR引物对WY-34的普鲁兰酶基因进行克隆及异源表达.对表达蛋白的最适pH、pH稳定性及最适温度、温度稳定性等特性进行研究,并测定重组普鲁兰酶的底物特异性.将普鲁兰酶基因pluA克隆及分析序列后,发现基因长度为2.2 kb,编码718个氨基酸,在大肠杆菌中异源表达.通过Ni-IDA亲和层析一步纯化得到比活力为93.2 U/mg的纯酶,SDS-PAGE和凝胶层析测定的分子量分别为76.2 kD和74.3 kD.酶学性质研究表明,该酶的最适温度为40℃,在温度不高于45℃条件下稳定;最适pH为6.0,同一温度下pH 6.0-9.0范围内处理30 min可以保持80％以上的酶活力,此酶对普鲁兰糖有很强的底物特异性.此重组普鲁兰酶的酶学性质表明此酶具有一定的工业化应用价值.     

嗜热脂肪芽孢杆菌高温中性蛋白酶在枯草芽孢杆菌中的表达、纯化及其酶学性质的研究

本文中嗜热脂肪芽孢杆菌(B. stearothermophilus)的高温中性蛋白酶基因在sacB基因启动子的调控下, 以蛋白酶自身或sacB基因的序列为信号肽, 分别实现了在枯草芽孢杆菌DB104中的高效表达. 表达产物经纯化后, 酶的比活力可达16530 U/mg, 纯化倍数达到3.8倍, 分子量约为35 kD. 对酶学性质的研究结果表明, 此酶的最适反应温度为65℃, 最适作用pH为7.5, 在65℃下反应1 h后, 仍可保留约80%的活力.     

腾冲嗜热杆菌热稳定海藻糖磷酸化酶的基因表达与酶的分子生物学性质研究

分离克隆了腾冲嗜热杆菌(Thermoanaerobacter tengcongensis)海藻糖磷酸化酶(TreP)的编码基因(treP), 该酶可催化以葡萄糖和α-1-磷酸葡萄糖为底物的海藻糖合成反应及其逆向的分解反应. 反向mRNA点杂交实验表明, 腾冲嗜热杆菌中treP基因在高盐胁迫条件下表达量增加, 而在海藻糖诱导条件下表达量降低. 将该基因导入不含TreP的大肠杆菌中进行诱导表达, SDS-PAGE表明, 异源表达的TreP分子量约为90 kD, 与预期值相同. 通过葡萄糖氧化酶法测定分解产物葡萄糖的产率表明: TreP催化海藻糖分解反应的最适温度是70℃, 最适pH值为7.0; 通过HPLC检测合成产物海藻糖的产率表明: TreP催化合成反应的最适温度为70℃, 最适pH值为6.0. 在最适反应条件下, 50 μg的TreP粗酶可催化25 mmol/L α-1-磷酸葡萄糖与葡萄糖在30 min合成11.6 mmol/L海藻糖; 而同量的酶在同样时间内仅能将250 mmol/L海藻糖分解生成1.5 mmol/L葡萄糖. 以上体内胁迫和诱导表达分析及体外酶学性质分析均证明该酶的主要功能是催化海藻糖的合成反应. 热稳定性实验表明, 该酶性质比较稳定, 在50℃下温育7 h还能保持77%以上的活性, 是一个有潜在工业用途的新的热稳定海藻糖合成酶.     

细菌麦芽糖淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的诱导型异源表达

【目的】实现地衣芽孢杆菌麦芽糖淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效异源表达,并研究该重组酶的酶学性质。【方法】克隆巨大芽孢杆菌木糖异构酶基因的启动子区域及其调控蛋白,构建一个大肠杆菌/芽孢杆菌穿梭型诱导表达质粒,使用该诱导型启动子介导麦芽糖淀粉酶编码基因,实现其在枯草芽孢杆菌中的功能表达。对重组枯草芽孢杆菌的诱导条件进行优化,提高麦芽糖淀粉酶的产量。【结果】获得了诱导表达麦芽糖淀粉酶基因的重组枯草芽孢杆菌菌株。最适诱导温度为45°C,最适诱导剂添加浓度为1%,最适添加诱导剂时间为接种培养9 h后。重组酶蛋白分子量大小为67 k D,对该酶的酶学性质研究发现,以可溶性淀粉为底物,反应生成麦芽糖和葡萄糖,其中麦芽糖含量为60.42%。重组酶最适作用温度为45°C,最适作用p H为6.5,Ca2+、Co2+、EDTA对该重组麦芽糖淀粉酶具有激活作用。【结论】通过木糖诱导表达系统可以实现麦芽糖淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效诱导型表达,酶活最高可达296.64 U/m L发酵液,在工业上有着较好的应用前景。     

嗜热脂肪芽孢杆菌羧酸酯酶的异源表达及酶学性质研究

运用生物信息学技术从嗜热脂肪芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus) CICC 20156中克隆获得羧酸酯酶基因,构建黑曲霉和毕氏酵母表达质粒,将重组质粒分别转化毕氏酵母GS115和黑曲霉pyrG基因缺陷株M54．SDS-PAGE和Western blot检测显示：携带His标记的外源蛋白在转化真菌宿主中均获得了高效分泌性表达,毕氏酵母和黑曲霉表达的外源蛋白分子质量均约为29 ku,蛋白质浓度分别为30.7 mg/L和15.3 mg/L．生物学活性测定表明,毕氏酵母与黑曲霉表达的羧酸酯酶单位蛋白酶活分别为22 671 U/mg和21 438 U/mg．酶学性质研究显示,两种表达系统表达的重组羧酸酯酶的酶学特性基本一致,它们在40～70℃范围内均显示较好的酶活性,最适反应温度为60℃．70℃处理30 min,毕氏酵母和黑曲霉表达重组羧酸酯酶残余酶活分别为 76.7%和67.6%,显示出良好的热稳定性．在pH 6.5～8.5的范围内显示较高酶活性,最适pH为8.0．上述研究首次实现了具有良好热稳定性的嗜热脂肪芽孢杆菌羧酸酯酶在黑曲霉和毕氏酵母中高效异源分泌性表达,其中毕氏酵母羧酸酯酶的产量要高于黑曲霉的酶产量,但考虑到重组黑曲霉表达外源性蛋白无需使用任何诱导剂,黑曲霉菌表达热稳定性羧酸酯酶可能具有更好的应用前景．     

嗜热脂肪芽孢杆菌a-淀粉酶基因的克隆和表达

用pBR322作为克隆载体,从嗜热指肪芽孢杆菌658染色体上克隆了两个a-淀粉酶同功酶基因,这两个基因分别位于5．4kb和9kb的两个HiND酶切片段上。带有这两个基因的两个大肠杆菌克隆株所产生的a-淀粉酶活力在不同程度上比原来的嗜热脂肪芽孢杆菌658菌株的活力高,除了它们的酶反应的最适pH值相同外,它们的酶活力、耐热性、分泌性、酶反应的最适温度均不相同。     

嗜热脱氮土壤芽孢杆菌β-葡萄糖苷酶的克隆与重组表达及其酶学性质研究

【目的】克隆嗜热脱氮土壤芽孢杆菌中的β-葡萄糖苷酶基因bglB,在E.coli中异源表达,纯化并研究其酶学性质。【方法】利用PCR技术从嗜热脱氮土壤芽孢杆菌的基因组DNA中克隆得到bglB基因,将该基因克隆到表达载体pGEX-2TL上并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,对纯化后的β-葡萄糖苷酶的酶学性质及寡聚状态进行分析。【结果】重组表达的β-葡萄糖苷酶最适温度为65°C,最适pH为7.0,能在pH 5-10、60°C下稳定存在4 h,并能在较高的离子强度(880 mmol/L K+)下发挥其功能。Al3+离子对其有强烈的激活作用,Co2+有一定的抑制作用。最适反应条件下该酶比活力为0.043 IU/mg。该酶具有多种寡聚体形式,这些寡聚体均有β-葡萄糖苷酶活性。【结论】获得一个耐热耐盐的中性β-葡萄糖苷酶,为进一步研究β-葡萄糖苷酶的催化作用机理,提高其热稳定性提供一定的帮助。     

极耐热性β-葡萄糖醛酸酶的高效表达和酶学性质及其应用

从海栖热袍菌克隆出编码热稳定性β-葡萄糖醛酸酶基因,以热激载体pHsh为表达质粒,在大肠杆菌中得到高效表达。基因表达产物通过一步热处理后,酶纯度达电泳均一。纯化重组酶酶学性质研究表明,β-葡萄糖醛酸酶的最适反应温度为80℃,最适反应pH为5．0,pH5．8～8．2之间酶的稳定性较好,80℃的半衰期为2h,SDS—PAGE结果显示分子量为65.9kD,与理论推算值相吻合。以对硝基苯-β-葡萄糖醛酸苷（pN/PG）为底物时,其动力学参数Km值0.18mmol／L,Vmax值为312u／mg。初步的应用分析表明,该重组酶能催化甘草酸转化为甘草次酸。     

来源于大肠杆菌的NMN转移酶的克隆表达与酶学性质研究

在生物体内,NMN(烟酰胺单核苷酸)转移酶能够催化NMN生成NAD.本研究通过构建重组表达质粒pET30α(+)-Nmnat,成功实现来源于大肠杆菌的NMN转移酶基因(Nmnat)的原核表达.从大肠杆菌基因组中克隆得到的NMN转移酶基因长度为1 245 bp,所编码的重组酶分子量45 kDa.对重组酶的酶学性质进行分析,结果显示该酶最适反应温度和pH分别为37℃和7.5.4℃下,该酶的热失活半衰期可长达990.2 min.Mn2+、Fe2对该酶的酶活的激活作用显著,而EDTA对酶活能造成明显的抑制作用.酶动力学分析结果显示,该酶对底物NMN催化的Km和Vmax分别为16.89 mmol/L和2.46 μmol/(L·min).该NMN转移酶基因在大肠杆菌宿主中的成功表达,为NAD生物合成应用研究奠定了基础.     

产几丁质酶侧孢短芽孢杆菌的筛选及其酶学性质研究

筛选并鉴定高产几丁质酶的芽孢杆菌菌株,旨在研究其酶学特性为高效利用几丁质酶资源奠定基础。分离纯化产几丁质酶芽孢杆菌,将目的菌株的几丁质酶基因异源表达并纯化后研究其酶学参数。考虑到菌株的生物安全性,选择侧孢短芽孢杆菌CDY64为进一步研究对象,将其几丁质酶基因表达于大肠杆菌BL21中。酶学研究表明,纯化后的几丁质酶最适反应温度为60℃,在p H6.0-8.0范围内均表现出良好的活性;使用胶体几丁质作为底物时Km与kcat值分别为5.85μmol/L和29.27 S-1。结果表明,侧孢短芽孢杆菌CDY64所产几丁质酶在高温下具有良好的催化能力,在体外对多种植物病原真菌表现出了良好的拮抗作用。     

Highly stable L-lysine 6-dehydrogenase from the thermophile Geobacillus stearothermophilus isolated from a Japanese hot spring: characterization, gene cloning and sequencing, and expression

L-Lysine dehydrogenase, which catalyzes the oxidative deamination of L-lysine in the presence of NAD, was found in the thermophilic bacterium Geobacillus stearothermophilus UTB 1103 and then purified about 3,040-fold from a crude extract of the organism by using four successive column chromatography steps. This is the first report showing the presence of a thermophilic NAD-dependent lysine dehydrogenase. The product of the enzyme catalytic activity was determined to be Delta1-piperideine-6-carboxylate, indicating that the enzyme is L-lysine 6-dehydrogenase (LysDH) (EC 1.4.1.18). The molecular mass of the purified protein was about 260 kDa, and the molecule was determined to be a homohexamer with subunit molecular mass of about 43 kDa. The optimum pH and temperature for the catalytic activity of the enzyme were about 10.1 and 70 degrees C, respectively. No activity was lost at temperatures up to 65 degrees C in the presence of 5 mM L-lysine. The enzyme was relatively selective for L-lysine as the electron donor, and either NAD or NADP could serve as the electron acceptor (NADP exhibited about 22% of the activity of NAD). The Km values for L-lysine, NAD, and NADP at 50 degrees C and pH 10.0 were 0.73, 0.088, and 0.48 mM, respectively. When the gene encoding this LysDH was cloned and overexpressed in Escherichia coli, a crude extract of the recombinant cells had about 800-fold-higher enzyme activity than the extract of G. stearothermophilus. The nucleotide sequence of the LysDH gene encoded a peptide containing 385 amino acids with a calculated molecular mass of 42,239 Da.     

NADPH regulates human NAD kinase, a NADP+-biosynthetic enzyme

NAD kinase (NADK, EC 2.7.1.23) is the sole NADP(+)-biosynthetic enzyme that catalyzes phosphorylation of NAD(+) to yield NADP(+) using ATP as a phosphoryl donor, and thus, plays a vital role in the cell and represents a potentially powerful antimicrobial drug target. Although methods for expression and purification of human NADK have been previously established (Lerner et al. Biochem Biophys Res Commun 288:69-74, 2001), the purification procedure could be significantly improved. In this study, we improved the method for expression and purification of human NADK in Escherichia coli and obtained a purified homogeneous enzyme only through heat treatment and single column chromatography. Using the purified human NADK, we revealed a sigmoidal kinetic behavior toward ATP and the inhibitory effects of NADPH and NADH, but not of NADP(+), on the catalytic activity of the enzyme. These inhibitory effects provide insight into the regulation of intracellular NADPH synthesis. Furthermore, these attributes may provide a clue to design a novel drug against Mycobacterium tuberculosis in which this bacterial NADK is potently inhibited by NADP(+).     

联合β-半乳糖苷酶和L-阿拉伯糖异构酶法合成D-塔格糖的研究

将大肠杆菌K-12中的B-半乳糖苷酶基因lacZ和L-阿拉伯糖异构酶基因araA以串联方式克隆到载体pET-28a（＋）上,并转入大肠杆菌BL21（DE3）中进行表达。通过SDS—PAGE分析发现,重组菌株能表达出大量可溶性B．半乳糖苷酶蛋白和L-阿拉伯糖异构酶蛋白。以重悬菌液为酶源,可将乳糖降解为D-半乳糖,并将D-半乳糖转化为D-塔格糖。在温度为50℃,pH7．0的缓冲液中,经一段时间反应后,D-塔格糖的转化率可达21％以上。加入Mn^2＋、Co^2＋和Fe^2＋均能够使D-塔格糖的转化率提高。     

钝齿棒杆菌乙酰谷氨酸激酶编码基因argB的克隆表达、纯化及酶学性质研究

本研究的钝齿棒杆菌(Gorynebacterium crenatum SYPA)是筛选得到的高产精氨酸突变菌株,其中argB基因编码的乙酰谷氨酸激酶(NAGK)是精氨酸合成过程中的关键酶。为了进一步研究该酶的相关特性,以钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum SYPA)基因组为模板,扩增得到其arB基因,成功构建了pET-28a-argB重组质粒,并在E.coli BL21(DE3)中诱导后高效表达。利用载体pET-28a上的His6·Tag标记选用Ni柱亲和层析法纯化表达具有活性的NAGK,纯化后酶的比活力达到7.28 U/mg,纯化倍数达66.18。并对该酶的酶学性质进行了初步研究,该酶的最适反应温度为30℃;最适pH值为9.0;酶学动力学参数以N-乙酰谷氨酸为底物的Km为3.35mmol/L;金属离子Cu~(2+)、Mn~(2+)、螯合剂对乙酰谷氨酸激酶均有明显的抑制作用。     

白地霉ch-3脂肪酶Ⅰ基因在大肠杆菌中的表达

构建了白地霉脂肪酶Ⅰ的基因工程菌,为进一步进行蛋白质工程改造和脂肪酶应用奠定了基础。从新疆昌吉市油脂化工厂含油冻土中分离得到1株低温脂肪酶产生菌-白地霉ch-3。该菌发酵上清液中的脂肪酶最适作用温度为35℃,在0℃仍可保持66%的相对酶活力。应用PCR技术从白地霉ch-3基因组DNA中克隆得到脂肪酶Ⅰ基因lip1,将该基因与原核表达质粒载体pET-22b（＋）连接,构建重组质粒pETl-ip1,转化E.coliBL21（DE3）,酶切鉴定,筛选得到重组菌。十二烷基磺酸钠-聚丙希酰胺（SDS-PAGE）显示重组脂肪酶Ⅰ的相对分子质量约为5.8×10^4,酶活为2.73 U/mL,表明lip1基因的表达产物具有正常的生物学活性。白地霉ch-3脂肪酶Ⅰ基因lip1能够在大肠杆菌中有效地表达。     

In-gel activity staining of oxidized nicotinamide adenine dinucleotide kinase by blue native polyacrylamide gel electrophoresis

Oxidized nicotinamide adenine dinucleotide (NAD(+)) kinase (NADK, E.C. 2.7.1.23) plays an instrumental role in cellular metabolism. Here we report on a blue native polyacrylamide gel electrophoretic technique that allows the facile detection of this enzyme. The product, oxidized nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP(+)), formed following the reaction of NADK with NAD(+) and adenosine 5'-triphosphate was detected with the aid of glucose-6-phosphate dehydrogenase or NADP(+)-isocitrate dehydrogenase, iodonitrotetrazolium chloride, and phenazine methosulfate. The bands at the respective activity sites were excised and subjected to native and denaturing two-dimensional electrophoresis for the determination of protein levels. Hence this novel electrophoretic method allows the easy detection of NADK, a critical enzyme involved in pyridine homeostasis. Furthermore, this technique allowed the monitoring of the activity and expression of this kinase in various biological systems.     

米曲霉(Aspergillus oryzae)RIB40中烯酮/烯酯还原酶的异源表达及性质分析

以米曲霉(Aspergillus oryzae)RIB40基因组DNA为模版,通过PCR扩增其烯酮烯酯还原酶(AspER)基因(asper)后连接到表达载体pET32a(+)上,在大肠杆菌BL21(DE3)中以可溶形式表达。通过Ni-NTA亲和色谱层析纯化后,蛋白纯度提高1.9倍,回收率为60.62%。根据分子筛凝胶层析结果推算,AspER以二聚体形式存在。性质分析表明此酶为依赖于NADPH的氧化还原酶,最适pH为7.0～8.0,最适温度为40℃。对2-环己烯酮Km和kcat值分别为(2.45±0.36)mmol/L和(4.4±0.4)×103s-1。底物谱分析发现AspER对马来酰亚胺及其衍生物有较高的活性,其中对2-甲基马来酰亚胺的转化率和e.e.值均高于99%。     

生物催化法合成6-氰基-（3R，5R）-二羟基己酸叔丁酯

利用E.coli BL21／pCDFDuet-gdh—cr-X共表达全细胞催化6-氰基-（5R）-羟基-3-羰基己酸叔丁酯不对称还原合成6-氰基-（3R,5R）-二羟基已酸叔丁酯。结果表明：在菌体用量4．85g/L、葡萄糖与底物质量浓度比为1：1、温度28℃、pH7．0条件下,80．0g／L6-氰基-（5R）-羟基-3-羰基己酸叔丁酯生物还原2h后,底物转化率可达99．0％,产物d.e．值大于99．5％。在考察范围内,NADP^＋用量对催化效率无显著作用。     

沙门菌外膜蛋白D的原核表达及多克隆抗体制备

目的:在大肠杆菌中表达沙门菌外膜蛋白(OMP)D,纯化后制备兔抗OMPD抗体。方法:用PCR方法从鼠伤寒沙门菌中扩增出ompD基因,并插入融合表达载体pET-28a(+)的多克隆位点,构建重组表达质粒pET28a(+)-ompD;以重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3),筛选阳性重组菌株,经IPTG诱导目的蛋白表达,在变性条件下对目的蛋白进行亲和层析纯化;以表达的OMPD蛋白免疫家兔,制备抗OMPD的多克隆抗体并进行鉴定。结果:扩增了ompD基因,测序证实正确后亚克隆于表达载体pET-28a(+)中,经PCR筛选和酶切鉴定获得阳性克隆,经诱导在大肠杆菌中表达出相对分子质量为40×103的目的蛋白并进行纯化;纯化的OMPD免疫家兔后,能有效地刺激特异性抗体的产生,抗血清的效价达到1∶10000以上,且具有良好的特异性。结论:构建ompD基因的原核表达载体,并在大肠杆菌中获得高效表达;制备出兔抗OMPD抗体,效价及特异性均良好,为进一步制备肠黏膜高亲和力疫苗奠定了基础。     

信号肽对短杆菌胆固醇氧化酶基因在大肠杆菌中表达的影响

从Brevibacterium sp．DGCDC-82染色体DNA中扩增出含信号肽序列的胆固醇氧化酶结构基因,插入大肠杆菌表达载体pET28a（＋）中,构建重组质粒pET28a—COD（s＋）。以pET28a-COD（s＋）为底物,扩增出不含信号肽的胆固醇氧化酶结构基因,构建成重组质粒pET28a-COD（s-）。两种重组载体转化大肠杆菌BL21（DE3）通过IPTG诱导均获得活性表达,SDS-PAGE分析,目的产物表达量都占到了细胞总蛋白的50％以上,Brevibacterium sp．DCR2DC-82胆固醇氧化酶的信号肽对重组酶的空间构象和表达量并没有太大的影响。