重组阿拉伯糖苷酶在毕赤酵母中的分泌表达及其活性分析

假密环菌是一种果树腐病菌,具有较强的分解代谢纤维素的能力。本文根据已克隆出的阿拉伯糖苷酶基因序列（Accession Number AJ620046）设计引物从假密环菌的mRNA中克隆出阿拉伯糖苷酶的ORF片段,构建重组质粒pPIC9-AF,与组氨酸标签融合,电转化毕赤酵母菌GS115并进行诱导表达。所得到的重组阿拉伯糖苷酶在30-35℃时有较高的酶活,最适反应活性pH值在6.0-8.0之间,而在pH4.0－8.0范围内酶活基本保持在80%以上,比大多已报道的阿拉伯糖苷酶最适pH范围宽。本研究工作对于高效表达重组阿拉伯糖苷酶以及对其进一步的酶学性质研究提供了一个良好的基础。     

扩展青霉碱性脂肪酶基因在毕赤酵母中的高效表达

将编码扩展青霉碱性脂肪酶 (PEL)的cDNA克隆到酵母整合型质粒pPIC3.5K ,电转化His4缺陷型巴斯德毕赤酵母 (Pichiapastoris)GS115 ,通过橄榄油 MM平板及PCR方法筛选和鉴定重组子。重组子发酵液经SDS PAGE分析、橄榄油检验板鉴定 ,表明扩展青霉碱性脂肪酶基因在巴斯德毕赤酵母中获得了高效表达。表达蛋白分泌至培养基中 ,分子量约 2 8kD ,与扩展青霉碱性脂肪酶大小一致 ,占分泌蛋白的 95 %。橄榄油检验板检验表明该表达蛋白可分解橄榄油 ,通过优化该表达菌的发酵条件 ,以橄榄油为底物进行酶活测定 ,其发酵液酶活可达 2 6 0u mL。     

Optimization and characterization of pullulan production by a newly isolated high-yielding strain Aureobasidium melanogenum

Abstract

Pullulan is an extracellular water-soluble polysaccharide with wide applications. In this study, we screened strains that could selectively produce high molecular weight pullulan for application in industrial pullulan production. A new fungus strain A4 was isolated from soil and identified as Aureobasidium melanogenum based on colony characteristics, morphology, and internally transcribed spacer analysis. Thin-layer chromatography, Fourier-transform infrared spectroscopy, and nuclear magnetic resonance analysis suggested that the dominant exopolysaccharide produced by this strain, which presented a molecular weight of 1.384?×?10⁶ Dalton in in-gel permeation chromatography, was pullulan. The culture conditions for A. melanogenum A4 were optimized at 30?°C and 180?rpm: carbon source, 50?g/L maltose; initial pH 7; and 8?g/L Tween 80. Subsequently, batch fermentation was performed under the optimized conditions in a 5-L stirred-tank fermentor with a working volume of 3?L. The fermentation broth contained 303?g/L maltose, which produced 122.34?g/L pullulan with an average productivity of 1.0195?g/L/h and 82.32?g/L dry biomass within 120?h. The conversion efficiency of maltose to pullulan (Y%) and specific production rate (g/h/g dry cells) (Qs) reached 40.3% and 0.0251?g/L/g dry cells, respectively. The results showed strain A4 could be a good candidate for industrial production.     

毕赤酵母中表达透明颤菌血红蛋白提高重组脂肪酶的表达

解脂耶氏酵母胞外脂肪酶Lip2(YlLip2)是一种具有广泛应用前景的工业酶.为了改善高密度发酵生产Y1Lip2过程中的溶氧限制,提高Y1Lip2的表达量,将YlLip2基因lip2和透明颤菌血红蛋白(VHb)基因vgb分别置于AOXl启动子和PsADH2启动子的调控之下,进行YlLip2和VHb在毕赤酵母中的共表达.PsADH2启动子来源于树干毕赤酵母Pichia stipitis,在低氧条件下能被激活.SDS-PAGE和CO-差式光谱分析表明,Y1Lip2和VHb在重组菌中成功实现了共表达.在氧限制性条件下,VHb表达的细胞(VHb+,GS 115/9Klip2-pZPVT)与对照细胞(VHb-,GS 115/9Klip2)相比,摇瓶和10 L发酵罐中YlLip2表达量分别提高了25％和83％.此外,在低氧条件下,VHb+细胞在10 L发酵罐中的生物量也比VHb-细胞高.文中也获得了一株表达了VHb的并携带有多个lip2基因拷贝的克隆子GS 115/9Klip2-pZP VTlip2 49#,在低氧条件下,该克隆子在10L发酵罐中的最高脂肪酶水解活力达33 900 U/mL.因此,在毕赤酵母中用PsADH2启动子表达VHb,同时增加lip2基因的拷贝数是提高YlLip2表达量的一种有效策略.     

Cloning and expression of a Melanocarpus albomyces steryl esterase gene in Pichia pastoris and Trichoderma reesei

The ste1 gene encoding a steryl esterase was isolated from the thermophilic fungus Melanocarpus albomyces. The gene has one intron, and it encodes a protein consisting of 576 amino acids. The deduced amino acid sequence of the steryl esterase was shown to be related to lipases and other esterases such as carboxylesterases. Formation of mature protein requires post-translational removal of a putative 18-amino-acid signal sequence and a 13-residue propeptide at the N-terminus. The intronless version of the Melanocarpus albomyces ste1 gene was expressed in Pichia pastoris under the inducible AOX1 promoter. The production level was low, and a large proportion of the total activity yield was found to be present intracellularly. However, the fact that steryl esterase activity was produced by P. pastoris cells carrying the expression cassette confirmed that the correct gene had been cloned. The ste1 gene was subsequently expressed in T. reesei under the inducible cbh1 promoter, and a clearly higher production level was obtained. About 60% of the total activity was bound to the fungal mycelium or to solid components of the culture medium, or existed as aggregates. Triton X-100 was successfully used to recover this activity. The heterologous production system in T. reesei provides a means of producing M. albomyces steryl esterase STE1 reliably in large scale for future studies.     

狐狸生长激素基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

为制备重组狐狸生长激素(fGH),采用RT-PCR方法,从银狐垂体中扩增fGHcDNA基因,利用SnaBI和NotI位点将fGH基因插入到酵母分泌型表达载体pPIC9K中α-因子信号肽的下游,构建成fGH基因的酵母分泌型表达载体pPIC9K/fGH,载体经SalI酶切线性化后,通过电转移将线性化的pPIC9K/fGH转化到组氨酸缺陷型酵母宿主菌GS115中。然后利用不含氨基酸的以葡萄糖为碳源的培养基(MD)和以甲醇为碳源的培养基(MM)筛选出组氨酸His+型和甲醇利用正型(Mut+)酵母重组体,再经G418加压筛选出高拷贝fGH基因的重组酵母,经摇瓶发酵培养和甲醇诱导使fGH进行分泌表达。结果表明本实验扩增的fGH基因序列与GenBank发表的序列基本一致,发酵液经SDS-PAGE和Western blotting检测证明构建的重组酵母能够分泌表达fGH,表达的fGH占发酵液总蛋白的34%,表达量达119mg/L发酵液。     

人Mn-SOD cDNA的克隆及其在巴斯德毕赤酵母中的表达

以人肝细胞株(L02)总RNA为模板,用RT-PCR扩增出人锰超氧化物歧化酶(hMn-SOD)cDNA,将其插入含有AOX1基因启动子和α分泌信号肽序列的毕赤酵母表达载体pPIC9k,构建重组质粒pPIC9k-MnSOD,转化毕赤酵母GS115,筛选出整合了多拷贝hMn-SOD基因的Mut^ 表型菌株,摇瓶培养,0．5％甲醇诱导表达。SDS-PAGE分析显示,诱导4d的培养上清中hMn-SOD的表达量约为上清总蛋白的32％,酶比活可达247、7u／mg。hMn-SOD在巴斯德毕赤酵母中实现了分泌性表达。     

青霉菌聚半乳糖醛酸酶基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质研究

筛选得到一株能分解果胶的青霉菌(Penicillium sp.),使用简并引物PCR和TAIL-PCR方法从该菌中克隆了一个聚半乳糖醛酸酶基因pgp1.pgp1基因全长1 225 bp,包含2个内含子,其cDNA全长1 104 bp,编码367个氨基酸和一个终止密码子,前18个氨基酸为信号肽序列.将pgp1基因连接pPIC9载体,在巴斯德毕赤酵母表达系统中进行了异源表达.在3L发酵罐水平,培养基中聚半乳糖醛酸酶活力达到700 U/mL.酶学性质测定表明,重组酶蛋白PGP1的最适pH为5.0,在pH4.0 -6.0下处理1h后,剩余酶活力超过90％;最适温度为38℃,以聚半乳糖醛酸为底物,PGP1的Km=(1.172±0.169)mg/mL,Vmax=(0.061±0.002) mg/min/mL.     

一种多拷贝毕赤酵母表达载体的构建及人脑源性神经营养因子的表达

利用PCR技术扩增出pPIC9K载体的HIS4 Kan序列片段 ,与pPICZα重组 ,构建结合了两个载体特点的适合体外构建多拷贝基因表达盒的毕赤酵母表达载体pPICZα1,改造后的载体含HIS4 Kan序列 ,能整合到酵母染色体上 ,具有筛选方便、外源基因多拷贝组建迅速、蛋白产物分泌表达和易纯化等优点。将人脑源性神经营养因子(hBDNF)的cDNA(35 7bp)克隆入载体pPICZα1,利用同尾酶BglⅡ、BamHⅠ不可逆连接方式 ,分别构建含有 1、2、3、6个拷贝hBDNF表达盒的重组表达载体 ,电击法转化毕赤酵母GS115菌株 ,用G4 18和Zeocin筛选转化子 ,筛选到的阳性转化子用 0 5 %甲醇诱导 ,获得分泌型表达。表达产物类似于天然神经营养因子单体大小、分子量约 14kD。多拷贝hBDNF表达盒的表达水平亦高于单拷贝hBDNF表达盒 ,ELISA和Westernblot检测表明 :表达的蛋白能与鸡抗人脑源性神经营养因子抗体特异结合 ,证实该表达蛋白具有hBDNF的免疫原性     

蚓激酶基因的克隆及在毕赤酵母中的表达

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)体内的总RNA为模板,通过RT-PCR方法扩增含自身信号肽的蚓激酶基因F238,将其克隆到pUCm-T载体上,并进行测序。GenBank登录号为:DQ202401。测序结果表明基因全长为738bp,共编码245个氨基酸,包括7个氨基酸的信号肽序列和238个氨基酸的成熟肽序列。与粉正蚓(Lumbricus rubellus)F-III-2相比,核苷酸与氨基酸序列的同源性均为99%,仅存在2个碱基的差异,导致2个氨基酸的突变。通过生物信息学方法对蛋白质的理化及结构特性进行分析预测,F238的等电点为4.61,含有11个半胱氨酸,形成3个二硫键。蛋白质分子主要由β折叠组成,具有丝氨酸活性中心,属丝氨酸蛋白酶超家族胰蛋白酶类。以重组质粒pUCm-T-F238为模板,通过PCR方法扩增去信号肽的蚓激酶基因F238-m,构建毕赤酵母(Pichia pastoris)表达载体pPIC9-F238-m,将其线性化后用电穿孔法导入酵母宿主菌GS115中。在MM和MD平板上筛选表型,经甲醇诱导后,SDS-PAGE分析显示表达产物的分子量为28kDa左右,纤维平板法测定活力最高可达100U/mL。     

mMR-1基因的克隆和在毕赤酵母中分泌表达

hMR-1为本实验室首次克隆发现的一个人类新基因 ,是一种和三种肌肉收缩蛋白及多种细胞信号蛋白具有相互作用的膜蛋白。经与鼠基因组数据库进行同源分析后设计合成引物 ,利用RT-PCR技术从小鼠C57BL 6J脾脏T淋巴细胞总RNA中反转录得到鼠源MR-1基因 (mMR-1) ,提交GenBank ,收录号 (AY2 99972 )。序列分析证明其与人源MR-1基因 (hMR-1)同源性为 90.1%。构建表达载体pPIC9 mMR-1电转化PichiapastorisGS115 ,筛选得到整合分泌表达mMR-1蛋白的重组酵母菌株。表达目的蛋白分子量 25kD ,诱导 5d时产量达到 50mg/L ,通过Westernblot验证了表达产物的正确性。本研究为进一步研究新基因MR-1的生物学功能奠定了基础。     

牛凝乳酶基因在毕赤酵母中的重组表达

通过PCR技术从克隆载体pMD18T-Prochy上扩增牛凝乳酶原基因,双酶切后定向插入到酵母表达载体pPICZaA中,构建表达质粒pPICZaA-Prochy,线性化后电转化毕赤酵母GS115,经PCR和测序鉴定凝乳酶原基因成功插入到毕赤酵母的基因组中。在甲醇诱导下进行凝乳酶的表达,SDS-PAGE分析证明重组凝乳酶的分子量约为37 kD,培养基上清液中凝乳酶的活性为12.2 SU/mL。本研究首次应用毕赤酵母表达牛凝乳酶,在培养基中获得分泌表达的重组凝乳酶,为干酪工业提供了新型及优良的凝乳酶来源。     

少根根霉(Rhizopus arrhizus)脂肪酶基因在毕赤酵母中的分泌表达

利用PCR技术从少根根霉中扩增出脂肪酶基因(包括前导序列和成熟肽),并将其连接到酵母分泌表达载体pPIC9K中,转化毕赤酵母GS115。利用抗生素G418从重组阳性克隆中筛选得到高拷贝的转化子。在5 L的发酵罐中,当碳源耗尽后开始流加甲醇诱导脂肪酶的表达,经过96 h培养后发酵液上清液中重组脂肪酶(rRAL)的表达量约为90 mg/L。rRAL经过超滤,SP-Sepharose离子交换层析和Butyl-Sepharose疏水层析纯化。纯化后的蛋白在SDS-PAGE上为单一条带,表观分子量为32 kDa,比酶活为1 543 U/mg。N-端序列分析表明rRAL是经过加工后的产物。同时没有发现全长的Rhizopus arrhizus脂肪酶(RAL)被分泌表达。     

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)碱性脂肪酶基因在毕赤酵母中的表达

将来自枯草芽孢杆菌的碱性脂肪酶基因经密码子优化,全基因合成后克隆到pPICZαA载体,构建了pPICZαA-bsl分泌型重组质粒,该重组质粒经限制性内切酶PmeI线性化后使用LiCl法转化到毕赤酵母X-33,经过筛选获得分泌表达碱性脂肪酶的重组毕赤酵母X-33/pPICZαA-bsl。摇瓶发酵液上清酶活最高可达4.78 U/mL,初步研究了该脂肪酶的酶学性质,其最适作用温度为40-60℃,最适pH9.0,且具有高度耐碱的特性。该重组脂肪酶对旧新闻纸具备较明显的脱墨能力。     

glyA基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

根据已知的序列设计引物,以大肠杆菌XL10-Gold总DNA为模板进行梯度PCR,并进行DNA序列测定,其序列与已经报道的glyA基因完全一致。将其克隆到毕赤酵母分泌型表达载体pHBM905C上,获得表达质粒pHBM1001.该质粒转化毕赤酵母GS115所得重组子经PCR验证后成功进行了诱导表达,并初步测定了酶活力。     

重组毕赤酵母产华根霉脂肪酶的陶瓷膜微滤除菌工艺研究

在重组毕赤酵母生产脂肪酶的提取中,应用并优化了陶瓷膜微滤除茵工艺,确定了最佳条件为膜截留分子量500kDa、膜操作压力0．3Ⅷa、温度20℃、湿菌体含量35％,先对发酵液稀释1．5倍后再进行洗滤。40L处理量的小试结果显示,在5h处理时间内,能获得高达92．70％的酶活回收率。560L处理量的中试放大,酶活回收率为89．91％,耗时5．5h。在膜的清洗与再生中,采用2％NaC10和2％NaOH在60℃、0．3MPa膜压力下进行清洗40min,清水膜通量恢复率为98．14％。陶瓷膜与板框除菌的比较试验发现,两种方法都获得了微生物限量合格的产品和较高的酶活回收率,但陶瓷膜微滤的滤液微生物检出量更低,处理时间较短,动力能耗更低,易与超滤膜耦合提取,废水产生量更少,菌体废渣易于回收,是一种节能减排、清洁环保的新型除茵工艺。     

抗菌肽Magainin基因的克隆及其在Pichia pastoris中的表达

用化学合成法合成了以酵母偏爱密码子编码的抗菌肽magainin基因片段 ,合成片段拼接后 ,与pUC19重组 ,获得magainin基因 .Magainin基因与酵母表达载体pPIC3重组 ,构建胞内表达载体pPIC3 Mag ,电击法转化GS115宿主菌 ,经表型筛选和PCR鉴定证实了目的基因已稳定整合入Pichiapastoris酵母基因组中 .阳性克隆用甲醇诱导表达 ,用免疫印迹法确定了产物的正确性 .利用琼脂孔穴扩散法和液相测定法证明了重组magainin具有抗菌活性     

Cloning, expression and characterization of recombinant sweet-protein thaumatin II using the methylotrophic yeast Pichia pastoris

Thaumatin, an intensely sweet-tasting protein, was secreted by the methylotrophic yeast Pichia pastoris. The mature thaumatin II gene was directly cloned from Taq polymerase-amplified PCR products by using TA cloning methods and fused the pPIC9K expression vector that contains Saccharomyces cerevisiae prepro alpha-mating factor secretion signal. Several additional amino acid residues were introduced at both the N- and C-terminal ends by genetic modification to investigate the role of the terminal end region for elicitation of sweetness in the thaumatin molecule. The secondary and tertiary structures of purified recombinant thaumatin were almost identical to those of the plant thaumatin molecule. Recombinant thaumatin II elicited a sweet taste as native plant thaumatin II; its threshold value of sweetness to humans was around 50 nM, which is the same as that of plant thaumatin II. These results demonstrate that the functional expression of thaumatin II was attained by Pichia pastoris systems and that the N- and C-terminal regions of the thaumatin II molecule do not -play an important role in eliciting the sweet taste of thaumatin.     

黑曲霉脯氨酸蛋白内肽酶基因的克隆及其在酵母中的表达

以A．niger TCCC41013总RNA为模板,通过RT-PCR扩增含自身信号肽的脯氨酸蛋白内肽酶基因pep,将其克隆到pUCm-T载体上进行测序。测序结果表明基因全长1581bp,共编码526个氨基酸,包括22个氨基酸的信号肽序列和504个氨基酸的成熟肽序列。通过生物信息学方法对蛋白质的理化性质进行分析预测,脯氨酸蛋白内肽酶等电点为4．43,具有丝氨酸活性中心,属丝氨酸羧肽酶S28家族。以重组质粒pUCm．T-pep为模板,通过PCR扩增去除自身信号肽的pep,构建毕赤酵母表达载体pPIC9-peP,电转酵母宿主菌GS115。SDS-PAGE分析显示表达产物的分子量为60000Da左右,酶特异性底物法测定酶活力最高可达2275．4mU／mL。