南亚果实蝇多酚氧化酶的性质研究(英文)

【目的】为揭示南亚果实蝇Bactrocera tau (Walker)不同发育阶段体内多酚氧化酶的活性与性质。【方法】以邻苯二酚为底物, 在415 nm波长下测定了南亚果实蝇1, 2和3龄幼虫、 蛹以及成虫多酚氧化酶的活性和动力学参数。【结果】南亚果实蝇在不同发育阶段, 多酚氧化酶的活性存在明显差异, 通常3龄幼虫中活性最高, 为434.42 U/mg; 蛹中最低, 为231.05 U/mg。在pH 6.5时, 南亚果实蝇不同发育阶段多酚氧化酶的活性分别为265.42, 358.34, 444.42, 210.02和373.99 U/mg, 但当pH值高于7.0或低于5.0时, 多酚氧化酶的活性则明显下降。在温度为34℃和37℃时, 南亚果实蝇各发育阶段多酚氧化酶的活性均较高, 当温度高于40℃或低于27℃时, 活性则明显下降。以邻苯二酚为底物, 2龄幼虫中多酚氧化酶的K_m值（3.10 mmol/min）和V_max（476.19 mmol/L）较大, 说明多酚氧化酶对底物邻苯二酚催化能力强; 蛹中多酚氧化酶的K_m（0.63 mmol/min）和V_max（50.25 mmol/L）较小, 说明多酚氧化酶对底物的亲和力和催化能力弱。当以L-DOPA为底物时, 3龄幼虫中多酚氧化酶的K_m值和V_max较大, 分别为0.49 mmol/min和188.68 mmol/L; 蛹中多酚氧化酶的K_m值和V_max较小, 分别为0.25 mmol/min和21.79 mmol/L。【结论】南亚果实蝇体内多酚氧化酶在不同温度和pH值下的活性和动力学参数与虫体发育阶段密切相关。     

截形叶螨抗哒螨灵品系和敏感品系体内解毒酶活性的变化

【目的】通过对截形叶螨 Tetranychus truncatus Ehara抗哒螨灵品系体内解毒酶活性分析和增效剂与哒螨灵混用的增效作用测定,明确截形叶螨对哒螨灵的抗性动态及抗性机理,获得抗性治理的途径。【方法】采用室内生测法培育截形叶螨抗哒螨灵品系,微量滴度酶标板测定抗性和敏感品系体内解毒酶比活性、米氏常数（K_m）及最大反应速度（V_max）,再用增效醚（PBO）、顺丁烯二酸二乙酯（DEM）和磷酸三甲苯酯（TPP）进行增效作用测定。【结果】室内筛选的截形叶螨对哒螨灵产生了抗性,筛选至49代,抗性倍数达到955.25;PBO,TPP和DEM对哒螨灵药剂有不同程度的增效作用,相对增效系数分别为95.97%, 85.14%和97.37%;抗哒螨灵品系体内的羧酸酯酶（CarE）、谷胱甘肽转移酶（GSTs）、多功能氧化酶（MFO）活性较敏感品系显著性提高（P＜0.05）,酸性磷酸酯酶（ACP）和碱性磷酸酯酶（ALP）的活性与敏感品系差异不大(P>0.05);抗性品系中的CarE,GSTs和MFO 3种解毒酶的米氏常数（K_m）下降,最大反应速度（V_max）高于敏感品系。【结论】截形叶螨对哒螨灵产生抗性可能与其体内CarE,GSTs和MFO 3种解毒酶与底物的亲和力提高和代谢能力增强有关;3种增效剂(PBO, TPP和 DEM)与哒螨灵混用能提高对截形叶螨的毒杀效果。     

鉴定隶属于糖苷水解酶13家族(glycoside hydrolase family 13, GH13)的潮滩发光杆菌的β-半乳糖苷酶

【背景】糖苷水解酶13家族(glycoside hydrolase family 13, GH13)是已知最大的α-淀粉酶家族,不含有半乳糖苷酶。【目的】对海洋细菌潮滩发光杆菌(Photobacterium gaetbulicola)的一个蛋白BgalPg进行鉴定。【方法】通过保守位点分析和系统发育树确定BgalPg蛋白的家族分类;通过克隆、表达和纯化测定重组BgalPg蛋白的酶学性质并鉴定功能。【结果】BgalPg的蛋白序列新颖,与已知的碳水化物酶无同源性。序列分析结果表明该蛋白具有GH13家族的典型特性,并且隶属于GH13＿38亚家族。BgalPg对α-淀粉酶家族酶的相关底物均无催化活性,却能水解含有β-半乳糖苷键的底物p NP-β-Gal [(2.8±0.4) U/mg]和o NP-β-Gal [(1.4±0.3) U/mg],并且能水解乳糖[(0.40±0.01) U/mg],表现出典型的β-半乳糖苷酶活性。同时,该酶在pH 7.0–8.5稳定性好,60℃的半衰期为1.5 h。【结论】发现隶属于GH13家族的β-半乳糖苷酶。     

日本鳗鲡肠道N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质

为了探讨日本鳗鲡(Anguilla japonica)N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(EC3.2.1.52, NAGase)的分离纯化及其酶学性质, 通过硫酸铵沉淀分级分离、Sephadex G-100分子筛凝胶柱层析和DEAE-32离子交换柱层析纯化NAGase, 经聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和SDS-PAGE鉴定酶的纯度、测定酶蛋白亚基分子质量; 以对-硝基苯-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖为底物, 研究NAGase催化反应的动力学参数, 探讨其酶学性质。结果表明: 日本鳗鲡肠道NAGase纯酶制剂比活力为2517.40 U/mg, 酶蛋白亚基分子质量为69.98 kD, 酶的最适pH、最适温度、米氏常数K_m和最大反应速度V_max分别为6.0、60℃、0.336 mmol/L和7.634 μmol/(L·min); 酶在pH 4.8—7.2较稳定, 在温度60℃以下具有较好的热稳定性, 在65℃以上酶迅速失活。Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺...     

大曲来源淀粉利用型乳酸菌的筛选及其淀粉利用特性

【背景】乳酸菌是面包、馒头等发酵食品中的重要功能微生物,对改善质地和风味均具有重要作用。淀粉利用能力高的乳酸菌,因其能够在生面粉中更好地定殖而具有重要的应用价值。【目的】筛选获得淀粉水解型乳酸菌并研究其淀粉利用特性。【方法】以浓香型白酒大曲为筛选源,采用淀粉基质碳源对大曲中乳酸菌进行定向富集,结合淀粉发酵能力筛选高淀粉利用能力菌株,并对筛选得到的优良菌株展开淀粉酶表达及其酶活力研究。【结果】以贮存3-6个月的大曲为优秀筛选源,以生面糊传代富集方法可较快筛选出具有良好淀粉利用能力的乳杆菌,主要物种为植物乳杆菌和类食品乳杆菌。对其中一株具有淀粉利用能力的类食品乳杆菌LBM12001的淀粉水解特征和淀粉酶活力展开研究,该菌株淀粉水解能力达10 g/L,并且其在面糊中具有良好的定殖能力;酶活力测定表明,其α-淀粉酶和麦芽糖淀粉酶为胞外酶;麦芽糖淀粉酶水解淀粉的最适pH值为3.5,比酶活为1 240 U/mg。【结论】建立起从我国传统白酒发酵大曲中高效筛选淀粉水解型乳酸菌的富集筛选方法,以及菌株的水解能力评价方法,获得的胞外麦芽糖淀粉酶分泌型乳杆菌在酸面团、馒头等需进行生面粉发酵食品的生产中具有重要应用前景。     

亚洲玉米螟酚氧化酶原的原核表达和性质分析

【目的】昆虫体内酚氧化酶原（PPO）是一种重要的天然免疫蛋白,参与昆虫的体液免疫和细胞免疫过程。本研究采用原核表达体系,大量表达可溶且具有活性的重组PPO蛋白,可用于各种酚氧化酶（PO）抑制剂的筛选,从而为创制抑制昆虫免疫系统的新型杀虫剂提供条件。【方法】利用从亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis 5龄幼虫体内克隆获得PPO基因,构建了pET-28b-PPO原核表达载体,在大肠杆菌Escherichia coli中重组表达了亚洲玉米螟PPO蛋白;采用Ni-NAT亲和层析柱快速纯化目的蛋白,进行了Western杂交鉴定;测定分析了重组PPO蛋白激活为PO后的酶学性质以及不同金属离子（Mg²⁺,Cu²⁺和Fe²⁺）对PPO二级结构的影响。【结果】融合蛋白PPO得到了表达和纯化。重组PPO蛋白激活为PO后最适反应温度为30℃,最适pH为7.2,以L-DOPA为底物时PO催化反应的V_max为140.8 U/mg·min,Km为2.96 mmol/L。Fe²⁺存在的情况下重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著增加至53.7%±4.6%,α-螺旋结构成分则显著下降至2.6%±1.2%（P<0.05）;有Mg2+存在的情况下,重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著下降,α-螺旋结构成分稍有上升。有Cu²⁺存在的情况下,重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著下降为10.0%±1.6%,而α-螺旋结构成分则上升至35.3%±6.9%。【结论】结果说明不同金属离子对重组PPO蛋白的二级结构有显著影响。     

滑液支原体NADH氧化酶的酶学活性及亚细胞定位研究

【背景】许多研究表明,支原体的NADH氧化酶(NADH oxidase,NOX)不仅在胞浆中发挥生物酶学功能,也存在于细胞膜上发挥黏附宿主细胞功能。【目的】对滑液支原体(Mycoplasma synoviae,MS)的NOX进行酶学活性及亚细胞定位研究,分析其在MS致病过程中的潜在作用。【方法】对MS的NOX蛋白进行原核表达、纯化,然后对重组MSNOX (rMSNOX)的酶学活性及影响酶活的条件进行研究,测定其酶比活力、米氏常数及最大反应速率,接着用MS阳性血清及制备的rMSNOX兔多克隆抗体,分别与rMSNOX蛋白及MS全菌、膜蛋白和胞浆蛋白进行Western blotting反应,鉴定rMSNOX的免疫原性及其在MS中的分布情况。【结果】在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达rMSNOX蛋白,相对分子质量约为53 kD,并获得纯化的rMSNOX蛋白;酶活测定显示rMSNOX蛋白的酶比活力为14.17IU/mg,最适酶促温度为37℃,最适pH为7.5,双倒数法求得rMSNOX的最大反应速率V_max为21.8μmol/(L·min),米氏常数K_m     

桔黄赛多孢菌胞外胰蛋白酶的酶学特性

桔黄赛多孢菌Scedosporium aurantiacum是慢性肺病患者的常见呼吸道定植菌,在免疫缺陷人群中可引起侵袭性感染,致死率高,但由于致病机理不明,目前仍然缺乏有效的防控手段。我们在前期研究中,通过差异蛋白组学及酶工程技术发现分泌胰蛋白酶是桔黄赛多孢菌的潜在毒力因子,目前对这种蛋白酶的遗传信息、结构及致病机制并不清楚。本研究用Superdex S-200分子筛和DEAE-Sepharose离子交换两种填料将这种蛋白酶分离纯化出来,通过酶谱验证了纯化效果。进一步研究发现,这种胰蛋白酶对bFSR、bLSTR和bEKK 3种底物的水解性能最佳,对zFR和bzLR的水解性能最差。酶解最快的反应所对应的K_m为6.09μmol/L,V_max为13.01μmol/L/s,K_cat为23.65/s;酶解最慢的反应所对应的K_m为29.94μmol/L,V_max为11.35μmol/L/s,K_cat为20.63/s。研究结果对于填补赛多孢菌毒力因子研究的空白、针对毒力因子开发新型的抗真菌药物和治疗方法都具有重要意义。     

一株产生淀粉酶杆菌Bacillus sp. GEL-09的筛选、鉴定及发酵条件优化

【背景】生淀粉酶可以水解生淀粉颗粒,在酒精发酵、白酒、黄酒和食醋的生料酿造工业中具有广阔的应用前景。【目的】从自然环境中筛选产生淀粉酶的菌,对其发酵条件及酶性能进行考察,为淀粉生料发酵过程提供优良菌种和酶资源。【方法】取木薯田土壤,经过稀释、热处理、富集培养以及木薯淀粉平板筛选培养基初筛,摇瓶复筛得到产高效降解生淀粉酶的菌株;经过菌落形态、细胞染色观察以及16S rRNA基因序列比对进行鉴定;对筛选菌株的发酵培养基和发酵条件进行优化,并对酶蛋白进行分离纯化和酶学性质分析。【结果】分离到一株具有较高生淀粉酶水解活力的菌株GEL-09,经鉴定为芽胞杆菌Bacillus sp.GEL-09;该菌在最优发酵条件下培养96 h,胞外酶活力达到430.6 U/m L,是优化前的2.8倍;酶学性质分析发现该酶为中温、中性酶,最适温度和p H为50°C和7.0;生淀粉降解能力对比发现,该酶的生淀粉降解能力值为62.3%,显著高于细菌α-淀粉酶、生麦芽糖淀粉酶和甘薯β-淀粉酶对生淀粉的降解能力。【结论】Bacillus sp.GEL-09在生淀粉酶生产方面具有良好的开发应用前景。     

复合酶法水解香菇工艺的研究

【目的】高效提取香菇中的功能性成分,进一步开发利用香菇的食用价值。【方法】以香菇为原料,在单因素试验和正交试验的基础上,研究了复合酶法(纤维素酶、木瓜蛋白酶和5-磷酸二酯酶)水解香菇的工艺条件。【结果】第一步为纤维素酶和木瓜蛋白酶共同水解,加酶量分别为0.2%和0.4%,水解温度55°C,水解时间3 h,初始pH 5.5;第二步为5-磷酸二酯酶水解,加酶量为0.2%,水解温度70°C,水解时间2 h,初始pH 7.0。用此法得到的香菇水解液水解度为39.48%,游离氨基酸得率10.25%,5-核苷酸得率0.768%,多糖得率8.67%。【结论】此香菇水解液富含呈鲜味物质和其它营养物质,可进一步深加工为香菇调味品。     

β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因在大肠杆菌中共表达

【目的】β-甘露聚糖酶和木聚糖酶都属于半纤维素酶,它们已经同时运用于工农业生产的许多领域。构建β-甘露聚糖酶和木聚糖酶共表达菌株并进行相关评价。【方法】通过设计一个共同的酶切位点,将菌株Bacillus subtilis BE-91中的β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因串联到表达载体pET28a(+)上,转化大肠杆菌构建了一株能够共表达β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的菌株B.pET28a-man-xyl。【结果】菌株诱导21 h后,发酵液中β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的酶活分别为713.34 U/mL和1455.83 U/mL,是胞内酶活的11.8倍和2.53倍。【结论】SDS-PAGE分析、水解圈活性检测和胞外酶与胞内酶酶活检测表明:两个酶均以功能蛋白独立分泌到胞外。此外,与β-甘露聚糖酶和木聚糖酶单独酶解半纤维素相比,复合酶的酶解效果更好。菌株的成功构建为复合酶制剂(半纤维素酶制剂)的研究和生产奠定基础。     

复合与合成培养基对大肠杆菌胞外生产α-环糊精葡萄糖基转移酶的影响

为实现来源于Paenibacillus macerans JFB05-01的α-环糊精葡萄糖基转移酶（α-CGT酶）的高效胞外表达,以含分泌型信号肽OmpA的大肠杆菌E.coli BL21（DE3）{pET-20b（+）/α-cgt}为研究对象,比较了其在不同诱导条件下复合与合成培养基中生长产酶的规律。结果表明在添加甘氨酸的条件下采用合成培养基,以0.8 g/L/h的乳糖进行流加诱导所得的胞外酶活和生产强度最高。在该条件下发酵30小时后胞外α-CGT酶的环化活性达113.0U/ml（水解活性为79 100.0IU/ml）,是复合培养基胞外产酶的2.3倍,完全满足工业化生产的需求。     

甜菜夜蛾谷氧还蛋白SeGrx原核表达、纯化及酶学性质分析

【目的】谷氧还蛋白(glutaredoxin, Grx)是生物体内依赖硫醇的抗氧化酶,在生物氧化胁迫和细胞凋亡等许多重要的生命活动中发挥作用。本研究旨在测定甜菜夜蛾Spodoptera exigua谷氧还蛋白家族成员SeGrx1的基因序列以及酶催化反应特性,为揭示其在昆虫体内功能奠定基础。【方法】以前期获得的甜菜夜蛾转录组数据为基础,采用RACE-PCR技术克隆甜菜夜蛾Grx1基因cDNA全长序列。将甜菜夜蛾Grx1基因的ORF序列连接至pET-16b原核表达载体,转化至大肠杆菌Escherichia coli BL21菌株中,IPTG诱导融合蛋白表达后用镍柱和Superdex75/200分子筛纯化;采用荧光酶标仪测定纯化的SeGrx1的活性及酶促反应动力学参数。【结果】甜菜夜蛾SeGrx1基因(GenBank登录号: MK318813) cDNA全长738 bp,其中5′非编码区长40 bp,3′非编码区长347 bp,开放阅读框(ORF)全长351 bp,编码116个氨基酸,预测蛋白的相对分子量为12.57 kD,活性位点为CPYC,为双巯基谷氧还蛋白。SeGrx1中心由4个平行和反向平行的β-strand混合组成,外围被5个α螺旋包围。成功构建pET-16b-SeGrx1重组质粒并在大肠杆菌中高表达,经过诱导和纯化条件的优化,获得纯度在95%以上的SeGrx1目的蛋白。以人类谷氧还蛋白hGrx1为标准,SeGrx1比活力为0.577 U/mg pro,最大反应速度V_max为20.5 U/mg pro,米氏常数Km为14.3 nmol/L。【结论】本研究成功地在体外大量表达了甜菜夜蛾谷氧还蛋白SeGrx1,并且获得了它的酶促动力学参数,为进一步挖掘谷氧还蛋白的生物学功能,探索其在害虫防治中的应用提供了基础。     

石榴花中α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选研究

为确定石榴花中抑制α-葡萄糖苷酶的有效活性部位,针对α-葡萄糖苷酶这个糖代谢途径中重要的靶蛋白,实时追踪α-葡萄糖苷酶的抑制率,筛选出pH 8.0的水溶液为最佳提取溶剂。结果表明：正丁醇萃取部位经丙酮沉淀后,半抑制浓度IC50为4.36 mg/mL,该沉淀经70%乙醇洗脱部位对α-葡萄糖苷酶的抑制率最高。石榴花中皂甙粗提物对α-葡萄糖苷酶的抑制活性高于其他活性成分,IC50为3.853 mg/mL。石榴花是一种天然、有效的α-葡萄糖苷酶抑制剂来源。     

马蜂肠道菌的分离鉴定及产消化酶功能菌株的筛选

【背景】马蜂(Vespa mandarinia Smith)可以防治多种田间害虫,还具有药用价值,其肠道菌群结构和功能还有待研究。【目的】获得马蜂肠道可培养细菌并筛选出具有产消化酶功能的菌株,为理解肠道菌对宿主的影响机理及功能菌株的利用提供科学依据和研究材料。【方法】采用传统细菌分离培养法获得马蜂肠道菌,结合形态学以及16S rRNA基因序列分析进行鉴定;利用水解圈法分别筛选产蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶菌株;通过测量水解圈D与菌落直径d的比值,比较不同细菌的产酶能力。【结果】在马蜂肠道中共分离出6属10种细菌,其中芽孢杆菌属5种,肠球菌属、葡萄球菌属、明串珠菌属、乳球菌属和不动杆菌属各1种。从获得的61个菌株中筛选出6个具有产消化酶功能的菌株。其中,苏云金芽孢杆菌V44具有产蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶4种消化酶的能力;粪肠球菌V6具有产淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶3种消化酶的能力;蜡样芽孢杆菌V43具有产蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶3种消化酶的能力;粪肠球菌V20、蜡样芽孢杆菌V19和维德曼氏芽孢杆菌V22均具有产蛋白酶的能力。【结论】马蜂肠道细菌资源较丰富,部分有产消化酶的功能,可帮助马蜂消化食物,对宿主健康有一定影响。本研究筛选的6个菌株都能产蛋白酶,其中菌株V43和V44分别具有最强产淀粉酶和脂肪酶的能力,是可进一步开发利用的肠道功能菌株资源。     

融合淀粉酶AmyP-Clo对大米生淀粉的高效降解

【目的】获得能高效降解大米生淀粉的α-淀粉酶。【方法】将来源Clostridium butyricum T-7的α-淀粉酶的淀粉结合结构域与能快速偏好性降解大米生淀粉的α-淀粉酶Amy P的催化结构域融合重组表达。【结果】融合蛋白Amy P-Clo保留了野生型Amy P催化优势的基础上,对大米生淀粉的比活为(373.9±8.4)U/mg,4 h内对5%大米生淀粉的最终降解率为(42.7±1.1)%,对大米生淀粉的最高结合率为(71.1±1.6)%,这些数据相比Amy P分别提高了3.1、2.8和1.3倍。【结论】融合蛋白Amy P-Clo能高效降解生大米淀粉,是一个具有优良应用价值的酶。     

白蚁肠道元基因组来源高温β-葡萄糖苷酶Bgl17的酶学性质

【目的】对短角球白蚁(Globitermes brachycerastes)肠道元基因组文库中筛选得到的一个新型β-葡萄糖苷酶编码基因bgl17进行酶学性质研究。【方法】通过克隆与异源表达得到纯的Bgl17酶蛋白,根据Bgl17对底物的水解活性测定其稳定性及动力学参数,利用薄层层析确定其水解产物。【结果】该酶属于糖基水解酶第一家族(GHF1),对其特异性底物4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(pNPGlc)的最适反应温度为70 °C,最适pH为5.0。在最适反应条件下,该酶以pNPGlc为底物比活力为115.69 U/mg,以水杨苷为底物比活力为297.39 U/mg。以pNPGlc为底物时,其动力学参数Km值和Vmax分别为0.81 mmol/L和227.27 μmol/(mL·min)。在稳定性方面,该酶在50 °C处理1 h仍可保持50%的活性,在pH 5.0和6.0条件下,该酶的半衰期为1 h。【结论】该酶在较高的温度下具有较高的活性,且对水杨苷水解活性高,这点不同于已知的β-葡萄糖苷酶,推测其更有利于木质纤维素复杂结构的降解;该酶的最适温度远高于白蚁生存环境温度,可为研究白蚁降解纤维素的机理提供参考。     

臭腹腺蝗（直翅目： 锥头蝗科）中肠内营养物-水分的流动和吸收

对臭腹腺蝗Zonocerus variegatus中肠内水分和营养物的流动和吸收进行了研究,以期确定其流动模式及在该虫对氰化氢适应方面的意义。对中肠细胞进行了组织切片观察;测定了K⁺, Na⁺和蛋白质沿中肠的浓度梯度,并观察了中肠对K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺和甲基蓝的通透性。结果表明,中肠（胃和胃盲囊）组织上结构相似,均由具有纹状边缘的柱状细胞构成。营养物质在中肠不同部分的浓度不同。测试物在整个中肠中流动,中肠各段均参与了食物和水分的吸收。臭腹腺蝗肠内没有像大多数直翅目昆虫那样自后肠的液流逆向流动。肠溶物的单向流动可以防止有毒物质的积累,使臭腹腺蝗成功耐受木薯叶中的氰化氢。     

长足大竹象内切葡聚糖酶最适反应条件的确定及其关键基因的筛选

【目的】本研究旨在阐明长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti内切葡聚糖酶最适反应条件,并挖掘长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因。【方法】采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法,设置以羧甲基纤维素钠(MC)为反应底物的单因素和正交优化试验测定内切葡聚糖酶反应的最适条件。通过对长足大竹象发育转录组内切葡聚糖酶编码基因进行生物信息学分析,并将基因表达量与酶活性数据进行关联分析,筛选出发育时期中关键内切葡聚糖酶基因,采用实时荧光定量PCR对不同发育时期长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因表达量进行验证确定。【结果】研究表明,长足大竹象成虫内切葡聚糖酶的最适反应条件为：温度45℃,pH 5.6,底物浓度2%,酶比活力59.85 U/mg(雌)和52.87 U/mg(雄);幼虫内切葡聚糖酶的最适反应条件为：温度35℃,pH 4.8,底物浓度2％,酶比活力38.34 U/mg。筛选出长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因c64192_g1和c57057_g1。实时荧光定量PCR结果表明c64192_g1和c57507_g1基因在成虫时期表达量高于幼虫。【结论】长足大竹象雌雄成虫的内切葡聚糖酶比活力均高于幼虫,存在两个影响内切葡聚糖酶活性的关键基因c64192_g1和c57507_g1。这些研究成果丰富了内切葡聚糖酶来源,并为长足大竹象内切葡聚糖酶异源表达提供数据参考,进而为木质纤维素预处理和生物质能源的开发利用奠定理论基础。     

巨大芽孢杆菌β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中诱导表达及碳代谢去阻遏

【背景】β-淀粉酶在食品和医疗领域应用广泛。目前工业上使用的β-淀粉酶主要从植物中提取,生产成本高,限制了β-淀粉酶的应用。微生物生产的β-淀粉酶尽管早有报道,但由于产酶水平低下,因而一直未能实现工业化。【目的】实现巨大芽孢杆菌β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效诱导表达,缓解碳分解代谢物阻遏(Carbon catabolite repression,CCR)对该重组酶表达的影响,并研究其酶学性质。【方法】克隆枯草芽孢杆菌木糖诱导启动子,构建木糖诱导表达载体以介导巨大芽孢杆菌1514的β-淀粉酶编码基因amyM在枯草芽孢杆菌中的异源表达。定点突变位于amyM信号肽编码区的分解代谢物响应元件(Catabolite responsive element,CRE),降低碳源代谢对重组β-淀粉酶施加的阻遏。【结果】构建了诱导表达β-淀粉酶基因的重组枯草芽孢杆菌菌株。同义替换amyM-CRE保守碱基在不同程度上缓解了碳源所施加的CCR效应,重组酶的表达水平得到显著提高。重组酶的分子量为57 kD,水解可溶性淀粉主要生成麦芽糖和少量葡萄糖,其中麦芽糖含量为72%。该酶最适作用温度为50°C,最适反应pH为6.0。Co2+、Ca2+对重组β-淀粉酶具有激活作用。【结论】通过木糖诱导表达系统和碳代谢去阻遏实现了β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达,酶活最高可达97.16 U/mL发酵液,比amyM基因来源菌巨大芽孢杆菌1514的β-淀粉酶产量提高了440倍,为β-淀粉酶发酵生产的工业化提供了支撑。