PGA基因在酿酒酵母中的表达研究

本文根据GenBank 中巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）的PGA基因序列设计了上下游引物,通过PCR扩增出巨大芽孢杆菌1.1741中的PGA基因。将该基因连接到T7lac启动子控制下的表达载体pYES2(amp+,ura+)上,构建了重组质粒pYES2-PGA。用LiAc/SSDNA/PEG方法将其转化进酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)H158中表达,在不需要苯乙酸诱导的重组菌株发酵液中检测到了青霉素酰化酶活性,最高酶活达到0.75 U/ml。将该PGA基因测序结果与GenBank中巨大芽孢杆菌L04471.1、U07682.1和Z37542三株的PGA基因序列比对,表现出很高的同源性,分别达到97.1%、99.8% 和99.8%。     

利用重组大肠杆菌生产α-环糊精葡萄糖基转移酶

将来源于软化类芽孢杆菌（Paenibacillus macerans）的α-环糊精葡萄糖基转移酶（α-CGT）基因插入含pelB信号肽的质粒pET-20b（＋）中,构建了表达载体pET-20b（＋）／cgt,并将其转化表达宿主E.coli BL21（DE3）。对重组菌E．coli BL21／pET-cgt进行摇瓶发酵条件的优化,确定了其胞外表达α-CGT酶的最适条件：葡萄糖8g/L,乳糖0．5g/L,蛋白胨12g/L,酵母膏24g/L,K2HPO472mmol／L,KH2PO417mmol／L,CaCl2 2．5mmol／L;初始pH为7．0,诱导温度为25℃。在该条件下培养90h后最终α-CGT酶的胞外比活达到22．1u／mL,与来源菌Pmacerans所产天然酶比活相比提高了42倍,实现了α-CGT酶的高效生产。将基因工程菌在上述条件下于3L发酵罐中发酵,90h后胞外酶比活达到22．6U／mL,证实了工业化放大的可能性。     

克雷伯氏菌甘油脱水酶基因在大肠杆菌中的克隆与表达

利用PCR技术从克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae ATCC49790)总DNA中扩增得到甘油脱水酶(glycerol dehydratase,DHAB)基因的DNA片段,并将其连接到表达质粒pSE380,携带有重组质粒pSE-dhaB的大肠杆菌JM109实现了dhaB基因的表达;对含有dhaB工程菌进行表达研究,表明工程菌在37℃,以1．0mmol／L IPTG诱导5h酶活力即达到1164．14u／L,比野生菌酶活力(168．69U／L)提高了6．9倍。     

黄孢原毛平革菌木质素过氧化物酶基因在甲醇毕赤酵母中的表达

将编码黄孢原毛平革菌木质素过氧化物酶(lip)的cDNA克隆到酵母整合型质粒pMETA上,电转化Ade缺陷型甲醇毕赤酵母(Pichiamethanolica)PMAD16,通过MD平板及PCR方法筛选和鉴定重组子。重组子发酵液经SDSPAGE分析和木质素过氧化物酶活力测定等方法鉴定,表明带自身信号肽的黄孢原毛平革菌木质素过氧化物酶基因(lip)在甲醇毕赤酵母中得到表达。优化其发酵培养条件,以藜芦醇为底物进行酶活测定,其酶活可达932U/L。相应发酵指数为12.94U/h·L。比出发菌株提高了24.18%。     

敏捷食酸菌腈水解酶基因在大肠杆菌中的表达

以含有敏捷食酸菌的腈水解酶基因的克隆质粒为模板,通过PCR扩增获得长度为1 080 bp的腈水解酶(Nitrilase)基因片段。使用表达质粒p ET-28-a构建表达载体,获得重组质粒p ET-Nit。对所表达的基因进行测序对比发现与Gen Bank所公布的基因序列比较,相似性99%,读码框出现2 bp的突变,但并未引起相应氨基酸突变,故不影响酶的表达与特性。将重组质粒转化到表达宿主Escherichia coli Rosetta(DE3)感受态中,使用诱导剂IPTG对菌株进行诱导表达,获取菌液进行SDS-PAGE分析,得知目的蛋白分子量约为41.28 k D,与预期所想的一致。酶活力分析表明,上清的比活力为3 U/mg。进一步对诱导条件进行优化,包括诱导温度,IPTG浓度,诱导时间等一系列条件。在最优条件下,扩大培养体积,比活力可达15 U/mg,活力提高了5倍左右。     

重组α-环糊精葡萄糖基转移酶表达条件的优化及其产物专一性的分析

将来源于Bacillus sp 602 -1的α-环糊精葡萄糖基转移酶(ot-CGT)基因(cgt)插入到表达载体PQE30中,构建重组质粒PQE30/cgt,成功转化宿主菌E coli M15后,得到重组菌株E coli M15 (PQE30/cgt).在IPTG的诱导下得到酶表达的最适条件:TB培养基,0.01 mmol/L IPTG,诱导温度16℃,胞内酶比活力最高可达5 209 U/mL;加入IPTG 24 h后,添加甘氨酸和甘露醇会促使酶向胞外分泌.酶蛋白自诱导表达的适宜条件为在TB培养基中添加乳糖3.0 g/L,葡萄糖1.2 g/L,16℃培养96 h,酶比活力达到8 635 U/mL,明显高于IPTG诱导的效果.通过SDSPAGE验证了上述结论.酶催化转化实验表明:重组酶转化质量分数为1％可溶淀粉24h后,α-环糊精(α-CD)转化率可达38.2％,α和β的峰面积比约为3.4:1,α-CD具有较高的专一性,因此该重组α-CGT酶具有较好的工业化应用前景.     

枯草芽孢杆菌头孢菌素C脱乙酰基酯酶在大肠杆菌中的诱导及组成型表达

本研究构建了8种诱导型质粒和16种组成型质粒,试图实现枯草芽孢杆菌头孢菌素C脱乙酰基酯酶(CAH)基因在大肠杆菌中的高效异源表达。经过筛选,最终选择带有pUC19上的起始位点、SIL_3基因、trp启动子以及间隔序列为B1的组成型表达质粒p B1-SIL_3-K为最佳表达质粒。将PB1-SIL_3-K转入Escherichia coli DH5α,重组菌在37℃发酵培养24 h,其OD值达到5.4,酶活达到了138.61 U/mL。进一步通过培养基组成、培养条件、放大过程等优化,在7 L发酵罐上,CAH最高酶活达到1 340 U/mL,为目前国内外文献报道最高水平。     

杂色云芝漆酶基因(Lcc1)的克隆及在甲醇毕赤酵母中的表达

以白腐菌杂色云芝Coriolus versicolor RNA为模板,通过RT-PCR获得漆酶Leel基因的cDNA片段。构建了甲醇酵母表达质粒pMETA-Lccl载体,并将其线性化后用电穿孔法导入Pichia methabolica PMAD16,部分阳性克隆的PCR结果表明Lccl基因已经整合到甲醇毕赤酵母染色体上,经摇瓶培养筛选出表达水平较高的酵母工程菌株。漆酶酶活力达53U/L     

Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909麦芽寡糖基海藻糖合成酶在Bacillus subtilis中的重组表达和发酵优化

为实现Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909来源的麦芽寡糖基海藻糖合成酶(MTSase)基因tre Y在枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中的重组表达,以质粒p ET-24a(+)-tre Y为模板PCR扩增得到目的基因,并与表达载体pHY300PLK连接,转入表达宿主Bacillus subtilis CCTCC M 2016536中,重组菌在TB培养基中培养48 h后MTSase酶活达到17.5 U/m L;在此基础上对重组菌发酵条件进行优化,通过单因素实验(氮源种类、氮源复配、氮源浓度、碳源种类、葡萄糖浓度、初始pH、诱导温度)和正交实验(氮源浓度、葡萄糖浓度、初始pH、诱导温度)确定其摇瓶发酵产酶的最适培养基和培养条件为:氮源(工业蛋白胨∶棉籽粉=3∶1)48.0 g/L、葡萄糖为10.0 g/L、培养基初始pH为7.0,最适培养温度为30℃;在此条件下,MTSase的酶活可达41.5 U/m L,是优化前的2.4倍。     

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。     

米曲霉(Aspergillus oryzae)果胶酸内切水解酶(PGA)在原核系统中重组表达

果胶酶具有广阔的商业用途,在食品工业上主要用于果汁和酒类的澄清、提高植物油的提取率、提高水果的硬度和植物纤维脱胶。米曲霉(Aspergillusoryzae)一直用于传统发酵食品的生产,自然条件下其果胶酶的产量较低。文献报道的果胶酶的重组表达成功的例子较少,且活性较低。通过RT-PCR的方法,获得不含信号肽的果胶酸内切水解酶A(polygalacturonaseA,PGA)的cDNA,PGAcDNA连入pET-28a( )载体,构建pET-28a( )-pga质粒。pET-28a( )-pga转化Turner(DE3)placⅠ细胞,得到转化子pET-28a( )-pga-Turner(DE3)placⅠ,首次实现了米曲霉PGA在大肠杆菌系统中过表达,进一步对PGA在大肠杆菌系统中表达的条件进行了研究。在37℃、220r/min条件培养pET-28a( )-pga-Turner(DE3)placⅠ细胞,OD600至0·8左右时,用500μmol/Lisopropylβ-D-thiogalactogalactopyranoside(IPTG)进行诱导表达,在15℃和170r/min条件下继续培养24h,表达效果最好,相对于每毫升培养基而言,产酶可达到70u/mL,是米曲霉自然条件产酶量的87·5倍,远优于文献报道的重组表达的PGA酶活。     

Optimization of an extracellular zinc-metalloprotease (SVP2) expression in Escherichia coli BL21 (DE3) using response surface methodology

In this work, SVP2 from Salinivibrio proteolyticus strain AF-2004, a zinc metalloprotease with suitable biotechnological applications, was cloned for expression at high levels in Escherichia coli with the intention of changing culture conditions to generate a stable extracellular enzyme extract. The complete ORF of SVP2 gene was heterologously expressed in E. coli BL21 (DE3) by using pQE-80L expression vector system. In initial step, the effect of seven factors include: incubation temperature, peptone and yeast extract concentration, cell density (OD600) before induction, inducer (IPTG) concentration, induction time, and Ca(2+) ion concentrations on extracellular recombinant SVP2 expression and stability were investigated. The primary results revealed that the IPTG concentration, Ca(2+) ion concentration and induction time are the most important effectors on protease secretion by recombinant E. coli BL21. Central composite design experiment in the following showed that the maximum protease activity (522 U/ml) was achieved in 0.0089 mM IPTG for 24h at 30 °C, an OD600 of 2, 0.5% of peptone and yeast extract, and a Ca(2+) ion concentration of 1.3 mM. The results exhibited that the minimum level of IPTG concentration along with high cell density and medium level of Ca(2+) with prolonged induction time provided the best culture condition for maximum extracellular production of heterologous protease SVP2 in E. coli expression system.     

Improved penicillin amidase production using a genetically engineered mutant of Escherichia coli ATCC 11105

Penicillin G amidase (PGA) is a key enzyme for the industrial production of penicillin G derivatives used in therapeutics. Escherichia coli ATCC 11105 is the more commonly used strain for PGA production. To improve enzyme yield, we constructed various recombinant E. coli HB101 and ATCC 11105 strains. For each strain, PGA production was determined for various concentrations of glucose and phenylacetic and (PAA) in the medium. The E. coli strain, G271, was identified as the best performer (800 U NIPAB/L). This strain was obtained as follows: an E. coli ATCC 11105 mutant (E. coli G133) was first selected based on a low negative effect of glucose on PGA production. This mutant was then transformed with a pBR322 derivative containing the PGA gene. Various experiments were made to try to understand the reason for the high productivity of E. coli G271. The host strain, E. coli G133, was found to be mutated in one (or more) gene(s) whose product(s) act(s) in trans on the PGA gene expression. Its growth is not inhibited by high glucose concentration in the medium. Interestingly, whereas glucose still exerts some negative effect on the PGA production by E. coli G133, PGA production by its transformant (E. coli G271) is stimulated by glucose. The reason for this stimulation is discussed. Transformation of E. coli G133 with a pBR322 derivative containing the Hindlll fragment of the PGA gene, showed that the performance of E. coli G271 depends both upon the host strain properties and the plasmid structure. Study of the production by the less efficient E. coli HB101 derivatives brought some light on the mechanism of regulation of the PGA gene. (c) 1993 John Wiley & Sons, Inc.     

酿酒酵母乙醛脱氢酶的克隆与表达

利用PCR技术从酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae W303-1A）总DNA中扩增得到1．9kb乙醛脱氢酶编码基因aldh,将其连接到表达载体pEtac,得到重组载体pEtac—aldh,重组载体在大肠杆菌JM109中得到高效表达。对含有aldh的基因工程菌进行表达研究表明：该菌株在37℃下,以1．0mmol／LIPTG诱导5h酶活力达到22．8U,比酶活力为15．0U／mg蛋白,而对照菌株检测不到酶活力,并且该菌的耐乙醛浓度可达3．2g／L。     

粪产碱杆菌青霉素G酰化酶在大肠杆菌中组成型表达及分离纯化

将粪产碱杆菌青霉素G酰化酶基因构建重组表达质粒pKKFPGA ,pKKFPGA再转化宿主菌DH5α,所得重组菌不需诱导便能高效表达青霉素G酰化酶 ,表达量达 2590u L ,比野生型粪产碱杆菌表达量高432倍 ,其菌体比活力达300 (u L) A₆₀₀。菌体破碎后的上清液经DEAE-SepharoseCL 6B离子交换层析和Butyl-SepharoseCL 4B疏水层析 ,即可得纯度提高 20倍、比活为 686u mg的青霉素G酰化酶 ,两步纯化的总收率达 91%。Western印迹分析表明5%的原前体青霉素酰化酶在胞内形成了包涵体 ,说明其成熟的限速步骤在胞内的运输阶段.     

弗氏柠檬酸菌dhaT基因的克隆表达、序列分析、酶的纯化及特性研究

1,3-丙二醇（1,3-propanediol,1,3-PD）是一种重要的化工原料,越来越受到广泛的关注。以弗氏柠檬酸菌(Citrobacter freundii)基因组DNA为模板,通过PCR得到1,3-丙二醇氧化还原酶(1,3-propanediol dehydrogenase,PDOR) 的基因dhaT,序列显示与来源于C.freundii DSM 30040 (Genbank U09771)相应基因的相似性为78%。将此基因构建于表达载体pSE380,得到重组质粒pSE-dhaT。重组质粒转化到宿主菌E.coli JM109中进行了表达,重组酶通过镍柱及Sephacral S-300进行纯化,重组酶SDS-PAGE结果显示有非常明显的单一的42kDa特异性蛋白条带出现。以丙醛为底物测定重组酶还原反应的最适温度为37℃、最适pH为8.0,对丙醛的Km值为10.05mmol/L,最大反应速度Vmax为37.27umol/ min /mg;以1,3-PD为底物测定重组酶氧化反应的最适温度为25℃、最适pH为10.5,对1,3-PD的Km值为1.28mmol/L,最大反应速度Vmax为25.55umol/min/mg。重组酶的还原反应比活为49.50U/mg,氧化反应比活为79.72U/mg。该酶同样具有假定的结合Fe2+的G-X-X-H-X-X-A-H-X-X-G-X-X-X-X-X-P-H-G模体保守结构。此研究为工程菌高效生产1,3-PD奠定了基础。     

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％。     

产1,3-丙二醇新型重组大肠杆菌的构建

利用PCR技术从大肠杆菌(Escherichia coli )中扩增出1.16 kb的编码1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶的基因yqhD,将其连接到表达载体pEtac,得到重组载体pEtac-yqhD,重组载体在大肠杆菌JM109中得到高效表达。SDS_PAGE分析显示融合表达产物的分子量均为43 kD,同核酸序列测定所推导的值相符。对含有yqh-D的基因工程菌进行表达研究表明：37 ℃,以1.0 mmol /L IPTG诱导4 h,1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶的酶活力达到120 u/mg蛋白,而对照菌株的酶活力为0.5 u/mg蛋白。再将含甘油脱水酶基因dhaB和含1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶基因yqhD的重组质粒共转化大肠杆菌JM109得到重组大肠杆菌JM109（pUCtac-dhaB, pEtac-yqhD）,该菌株在好氧条件下,以1.0mmol/L IPTG诱导可将50 g/L甘油转化为38.0 g/L 1,3-丙二醇。首次发现1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶在好氧条件下表现出较高的活性。     

桑氏链霉菌几丁质酶ChiKJ40基因的克隆表达及其抑菌作用

【背景】目前关于桑氏链霉菌(Streptomyces sampsonii)生防基因的研究不多,仅从其基因组中克隆了2个几丁质酶基因片段,其单个几丁质酶的完整基因序列相关研究未见报道。【目的】克隆S.sampsonii KJ40的几丁质酶基因Chi KJ40并进行原核表达,纯化重组蛋白并研究其抑菌作用。【方法】采用PCR扩增法从S.sampsonii KJ40中克隆几丁质酶基因Chi KJ40,连接到表达载体p ET-32a,导入Escherichia coli BL21(DE3)进行诱导表达。使用His标记蛋白质微量纯化试剂盒对重组几丁质酶进行纯化,Bradford蛋白浓度测定试剂盒测定粗酶液和纯化酶液的浓度,几丁质酶试剂盒测定粗酶液和纯化酶液的几丁质酶活性。观察重组几丁质酶对桉树焦枯病菌(Cylindrocladium scoparium)、栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)、链格孢菌(Alternaria alternate)、紫丝核菌(Rhizoctonia violacea)几种致病真菌的抑菌作用。【结果】Chi KJ40基因(登录号为MF434484)在E.coli中经IPTG诱导表达,获得42 k D的重组几丁质酶,不同浓度IPTG在37°C诱导3 h,蛋白产量无明显变化。0.2 mmol/L IPTG 16°C诱导过夜,重组几丁质酶主要以可溶性形式存在于上清,小部分以包涵体存在于沉淀中。粗酶液几丁质酶活性为0.080 U/m L,酶比活力为0.041 U/mg,纯化酶液几丁质酶活性为0.046 U/m L,酶比活力为0.115 U/mg,纯化倍数为2.8,酶活回收率为57.5%。重组几丁质酶处理后,C.scoparium、C.parasitica和A.alternata菌丝细胞出现分节、膨胀,R.violacea菌丝溶解且部分被破坏成碎片。【结论】Chi KJ40基因的研究补充了S.sampsonii的生防背景,为几丁质酶基因找到了新的来源,并为其应用奠定了理论基础。