赖氨酸-尸胺反向转运蛋白cadB基因谷氨酸棒杆菌表达载体的构建及转化

旨在提高谷氨酸棒杆菌合成尸胺的能力,将CadB克隆至谷氨酸棒杆菌中,与LDC共表达,在谷氨酸棒杆菌合成尸胺的同时,帮助尸胺转运至细胞外,解除尸胺的反馈抑制作用。谷氨酸棒杆菌能够高产赖氨酸脱羧酶的底物L-赖氨酸,但不含ldc和cadB基因,因而不能够直接合成尸胺。从E.coliK12中克隆出赖氨酸-尸胺反向转运蛋白基因,与绿色荧光蛋白基因gfp融合构建成融合表达载体pXBG,并转化至谷氨酸棒杆菌进行诱导表达,结果表明表达的CadB蛋白可以正确的定位于谷氨酸棒杆菌的细胞膜上。将基因cadB连接到含有赖氨酸脱羧酶基因的pXMJ19-ldc上,构建成能够共表达赖氨酸脱羧酶和赖氨酸-尸胺反向转运蛋白的重组质粒pXLB,并转化到谷氨酸棒杆菌中。     

一种带有组氨酸标签的新型表达载体的构建及应用

目的:利用基因重组技术,对已有载体pSE380进行改造,获得具有组氨酸标签的新型表达载体.方法:以pSE380载体为出发材料,通过一步反向PCR技术在多克隆位点处添加一个六聚组氨酸纯化标签,并用该载体对xdh外源基因进行克隆表达及纯化验证.结果:测序结果显示该标签已成功插入,xdh基因克隆表达及纯化表明,镍柱亲和层析完全可以将重组的表达蛋白纯化,并达到电泳纯级别.融合标签并没有影响的该重组酶的功能.结论:通过一步反向PCR技术成功地获得了改造psE380载体,该技术为载体的相关改造提供了一种方便可行的方法.     

鰤鱼诺卡氏菌SOD基因克隆与表达及其酶活性质测定

鱼类的诺卡氏菌病主要由鰤鱼诺卡氏菌(Nocardia seriolae)引起。为探讨鰤鱼诺卡氏菌的毒力因子及其感染致病机制,本研究通过对鰤鱼诺卡氏菌全基因组序列的分析,发现了一个编码超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的基因。生物信息学分析显示该基因编码一个分泌蛋白,可能是鰤鱼诺卡氏菌潜在的毒力因子。本研究通过基因克隆获取了鰤鱼诺卡氏菌SOD基因(NsSOD),其长度为624 bp。利用双酶切技术在含有GST标签的原核表达载体pGEX-6P-1中插入NsOD基因片段,成功构建了其重组表达载体并命名为pGEX-SOD。将pGEX-SOD导入大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,获得了原核表达菌株BL21/pGEXSOD并对其诱导表达条件进行了摸索,确定25℃、IPTG(1 mmol/L)诱导14 h,可成功获得具有生物活性的可溶性NsSOD重组蛋白。随后利用GST标签亲和柱纯化NsSOD重组蛋白,并进行酶活性质测定,确定NsSOD重组蛋白的活性为2.76酶活力单位。通过对NsSOD进行基因克隆、原核表达、重组蛋白纯化及体外酶活性质测定,为进一步研究NsSOD的功能和深入了解鰤鱼诺卡氏菌的致病机理奠定了基础。     

过量表达异柠檬酸裂解酶对ldh-1谷氨酸棒状杆菌产丁二酸的影响

谷氨酸棒状杆菌SA001是缺失了乳酸脱氢酶基因 (ldhA) 的菌株。为了增加厌氧条件下经异柠檬酸到丁二酸的代谢通量,以提高丁二酸的产量。将来自大肠杆菌Escherichia coli K12的异柠檬酸裂解酶基因导入谷氨酸棒状杆菌SA001 (SA001/pXMJ19-aceA) 中。该菌经0.8 mmol/L的IPTG有氧诱导12 h后,转入厌氧发酵16 h,丁二酸的产量为10.38 g/L,丁二酸的生产强度为0.83 g/(L·h)。与出发菌株比较,异柠檬酸裂解酶的酶活提高了5.8倍,丁二酸的产量提高了48%。结果表明过量表达异柠檬酸裂解酶可以增加由乙醛酸途径流向丁二酸的代谢流。     

钝齿棒杆菌argR基因克隆、表达及其重组菌发酵产精氨酸研究

钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)AS.M7是筛选获得的一株高产精氨酸生产菌株。ArgR是精氨酸合成过程中的一种调控蛋白。为进一步验证其在钝齿棒杆菌中对精氨酸合成量的影响,利用特异性引物,分别扩增标准菌C. creantum AS 1.542和诱变菌C. creantum AS.M7的argR全长基因,测序后比较二者的差异;结果表明标准菌argR基因ORF全长516 bp,编码一个含172个氨基酸残基的蛋白;而诱变菌argR基因的109位碱基由C替换为T,导致ArgR蛋白在钝齿诱变菌中表达被提前终止。同时,将来源于标准菌的argR基因连接到穿梭表达载体pXMJ19中,电击转化至诱变菌C. crenatum AS.M7 得到重组菌株,用摇瓶发酵的方法观测重组菌产精氨酸量的变化。SDS-PAGE和Western blot分析证明标准菌的argR基因在诱变菌中得到了表达。对重组诱变菌产精氨酸量进行了测定,结果显示:产精氨酸能力由原来7.8 mg/ml下降至2.5 mg/ml,下降了约67.9%。     

短乳杆菌DM9218肌苷水解酶基因的异源表达及活性检测

目的探讨短乳杆菌DM9218肌苷水解酶基因A0008的异源表达及其对肌苷的分解活性检测。方法克隆来源于短乳杆菌DM9218基因组的肌苷水解酶基因A0008,构建原核表达载体,转入大肠埃希菌BL21诱导重组蛋白表达并纯化,进行体外酶活检测。结果成功构建了肌苷水解酶A0008-pET28a原核表达载体,表达并纯化出重组蛋白,酶活结果显示该重组蛋白具有水解肌苷的能力。结论短乳杆菌DM9218基因A0008可能编码肌苷水解酶并参与DM9218对肌苷的分解。     

炭疽芽孢杆菌EA1蛋白的融合表达和纯化

目的：原核表达重组炭疽芽孢杆菌EA1蛋白。方法：用PCR方法从炭疽芽孢杆菌A16R疫苗株染色体中扩增编码EA1蛋白的eag基因序列,经过纯化、酶切后克隆到含有GST标签的原核表达载体pGEX-6P-2中,构建重组载体pGEX-EA1;将空载体（作为对照）、重组载体转化大肠杆菌BL21（DE3）菌株获得表达工程菌株,对其表达和纯化条件进行优化;利用Western印迹检测融合蛋白的表达。结果：构建了EA1蛋白的融合表达载体,并在大肠杆菌中获得高效表达;经Glutathione Sepharose 4B纯化获得了EA1蛋白;Western印迹表明,此蛋白可与GST标签抗体反应。结论：在原核表达系统中表达并纯化得到EA1融合蛋白,为进一步对其进行功能研究奠定了基础。     

极细链格孢菌peaT1基因在毕赤酵母中的表达与功能 分析

建立了在毕赤酵母(Pichiapastoris)中分泌表达PeaT1蛋白的技术。将来源于极细链格孢菌(Alternaria tenuissima)的基因peaT1亚克隆至酵母分泌型表达载体pPIC9K,构建了重组表达载体pPIC9K-peaT1,分别用SalI或BglII酶切线性化后电击转入毕赤酵母GS115菌株中,经MD平板筛选、PCR鉴定获得整合有外源基因的重组菌株。在α-Factor及AOX1基因启动子和终止信号的调控下,PeaT1在酵母中大量表达并分泌到胞外,SDS-PAGE检测表明表达蛋白的表观分子量约为35kD。表达蛋白上清稀释液能诱导烟草产生对TMV的抗性,其枯斑数抑制率可达到30.37%。每升表达上清液经超滤浓缩和离子交换层析可纯化目的蛋白16.13mg,该纯化蛋白能显著地促进小麦幼苗的生长。     

嗜热毛壳菌纤维素酶（CBHⅡ）cDNA的克隆及在毕赤酵母中的表达

嗜热毛壳菌Chaetomium thermophilum CT2是一种土壤腐生菌,可产生具有重要工业生产价值的纤维素酶类。RACE-PCR获得嗜热毛壳菌纤维二糖水解酶Ⅱ（CBHⅡ）的编码基因(cbh2)。DNA序列分析表明cbh2的开放阅读框由1428个碱基组成,编码476个氨基酸。推断的氨基酸序列包含一个典型真菌纤维素酶的糖结合域（CBD）、催化域（CD）以及二者之间富含脯氨酸和羟基氨基酸的连接桥。根据氨基酸序列推算该酶分子量为53kD,属于糖苷水解酶第六家族,具有该家族催化保守区的典型特征。PCR扩增cbh2的成熟蛋白编码基因,利用基因重组的方法构建可在毕赤酵母分泌表达系统中表达纤维二糖水解酶蛋白的重组表达载体,并转化毕赤酵母得到重组子。在毕赤酵母醇氧化酶AOX1基因启动子的作用下,重组蛋白得到高效表达,小规模发酵量达1.2 mg/mL。经硫酸铵沉淀、DEAESepharose Fast flow阴离子层析等步骤纯化了该重组表达蛋白。SDS-PAGE得到重组蛋白分子量为67kD,与从嗜热毛壳菌中纯化的该酶分子量一致。该重组纤维二糖水解酶作用的最适合温度50℃,最适pH4.0,在70℃的半衰期为30min,具有较好的热稳定性。     

外源木聚糖酶在枯草芽胞杆菌中信号肽筛选

[目的]本试验旨在筛选引导表达外源木聚糖酶基因高效分泌的信号肽,为枯草芽胞杆菌木聚糖酶高效分泌表达系统提供元件.[方法]构建信号肽筛选载体,载体是以含壮观霉素抗性基因的大肠-枯草穿梭载体为基本骨架,目标蛋白为耐碱性木聚糖酶,可在麦芽糖启动子Pglv诱导下表达.从枯草芽胞杆菌A1747基因组中扩增获得24个Sec途径信号肽,并将其全部链接到至筛选载体上,并在枯草芽胞杆菌WB700中实现表达分泌.重组菌在3%麦芽糖诱导下培养24h后用DNS法测定上清酶活.[结果]成功构建信号肽筛选载体pGPSX及24个表达载体,实现木聚糖酶表达分泌.且不同信号肽对于引导外源木聚糖酶分泌能力不同,其中YnfF信号肽引导分泌目标蛋白效率最高,上清酶活为37.2IU/mL.[结论]试验证明在枯草杆菌中对外源蛋白进行信号肽筛选是提高其分泌的有效途径,并获得了针对木聚糖酶高效分泌信号肽YnfF.     

双组份转运系统BrnFE的过表达和表面活性剂的添加对谷氨酸棒杆菌发酵生产L-异亮氨酸的影响

为了提高L-异亮氨酸生产菌株Corynebacterium glutamicum LD320的产酸水平,通过改善其分泌系统,在C. glutamicum LD320中分别过表达突变型和野生型的双组份转运系统BrnFE操纵子,构建了重组菌LD320/pXMJ19-brnFE和LD320/pXMJ19-brnFE1。通过对两株重组菌的L-异亮氨酸生产分析比较,发现突变型比野生型能更有效地提高 L-异亮氨酸产量。同时对 LD320/pXMJ19-brnFE1进行表面活性剂添加实验,发现Tween-80为最佳选择,其最佳添加量为0.5 g/L,最佳添加时间为对数期的16 h。最后通过7 L发酵罐放大实验,LD320/pXMJ19-brnFE1的L-异亮氨酸产量由18.53 g/L提高到25.45 g/L,比对照组提高了37%。     

代谢木糖重组谷氨酸棒杆菌的构建

为了使谷氨酸棒杆菌较好地利用木糖生产有机酸,将来自Escherichia coli K-12的木糖异构酶基因xylA构建到表达载体pXMJ19中,导入Corynebacterium glutamicum ATCC13032Δldh中,成功表达了该酶基因。结果表明:重组菌株在以木糖为唯一C源进行发酵时,木糖的消耗速率为0.54 g/(L·h),木糖异构酶比酶活约为0.54 U/mL;在以木糖和葡萄糖的混合糖为C源进行发酵时,菌株优先利用葡萄糖,在葡萄糖完全消耗后,菌株开始有效利用木糖;以木糖为唯一C源进行两阶段发酵时,琥珀酸的收率可达(0.62±0.003)g/g。     

一步法生产1,5-戊二胺谷氨酸棒杆菌基因工程菌的构建

1,5-戊二胺是一种重要的化工原料,发酵法生产1,5-戊二胺是一条新颖且具有潜在竞争力的生产途径。以蜂房哈夫尼菌(Hafnia alvei)AS1.1009基因组为模板,通过PCR扩增,得到大小约为2.2kb的赖氨酸脱羧酶基因ldc。以大肠杆菌(Escherichia coli)/谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)穿梭质粒pXMJl9为载体,将扩增得到的目的基因片段克隆至谷氨酸棒杆菌C.glutamicum TK260512,获得重组菌株C.glutamicum TK260512/pXMJl9-ldc.在摇瓶发酵水平上,通过IPTG诱导ldc基因的表达,并采用反相高效液相色谱方法测定了发酵液中1,5-戊二胺的含量,结果显示,经36h发酵,工程菌C.glutamicum TK260512/pXMJ19-ldc的1,5-戊二胺产量为0.96g/L。     

Functional identification of novel genes involved in the glutathione-independent gentisate pathway in Corynebacterium glutamicum

Corynebacterium glutamicum used gentisate and 3-hydroxybenzoate as its sole carbon and energy source for growth. By genome-wide data mining, a gene cluster designated ncg12918-ncg12923 was proposed to encode putative proteins involved in gentisate/3-hydroxybenzoate pathway. Genes encoding gentisate 1,2-dioxygenase (ncg12920) and fumarylpyruvate hydrolase (ncg12919) were identified by cloning and expression of each gene in Escherichia coli. The gene of ncg12918 encoding a hypothetical protein (Ncg12918) was proved to be essential for gentisate-3-hydroxybenzoate assimilation. Mutant strain RES167Deltancg12918 lost the ability to grow on gentisate or 3-hydroxybenzoate, but this ability could be restored in C. glutamicum upon the complementation with pXMJ19-ncg12918. Cloning and expression of this ncg12918 gene in E. coli showed that Ncg12918 is a glutathione-independent maleylpyruvate isomerase. Upstream of ncg12920, the genes ncg12921-ncg12923 were located, which were essential for gentisate and/or 3-hydroxybenzoate catabolism. The Ncg12921 was able to up-regulate gentisate 1,2-dioxygenase, maleylpyruvate isomerase, and fumarylpyruvate hydrolase activities. The genes ncg12922 and ncg12923 were deduced to encode a gentisate transporter protein and a 3-hydroxybenzoate hydroxylase, respectively, and were essential for gentisate or 3-hydroxybenzoate assimilation. Based on the results obtained in this study, a GSH-independent gentisate pathway was proposed, and genes involved in this pathway were identified.     

乙酸合成途径阻断及NADH氧化酶表达对于谷氨酸棒杆菌生产乙偶姻的影响

【目的】研究乙酸合成途径阻断及NADH氧化酶表达对于谷氨酸棒杆菌生产乙偶姻的影响。【方法】在谷氨酸棒杆菌CGF2中异源表达als SD操纵子构建乙偶姻生产菌株CGT1,考察敲除乙酸生成途径cat和pqo对乙偶姻的影响。然后引入短乳杆菌的NADH氧化酶,在优化的溶氧条件下研究其对乙偶姻产量的影响。【结果】CGT1在摇瓶发酵中可积累6.27 g/L乙偶姻,敲除cat使乙偶姻产量显著提高30.94%,达到8.21 g/L;双敲除cat和pqo没有进一步提高产量。通过优化发酵的溶氧水平,乙偶姻产量达到10.06 g/L。在高溶氧水平下引入NADH氧化酶导致菌株的生长和糖代谢速率提高,但乙偶姻产量略有降低。在分批补料发酵中,重组菌株乙偶姻产量达到40.51 g/L,产率为0.51 g/(L?h)。【结论】在谷氨酸棒杆菌中阻断乙酸合成途径cat能够有效提高乙偶姻产量,NADH氧化酶在高溶氧水平下表达不利于乙偶姻的合成,需要进一步调节表达水平以确定其效果。     

Bicistronic expression strategy for high‐level expression of recombinant proteins in Corynebacterium glutamicum

Directly using the promoter associated with 5′‐untranslated region of a high‐protein‐abundance gene from the genome may cause low expression activity of an expression system. A bicistronic expression part containing the short 5′ coding sequence of the source gene and an embedded Shine–Dalgarno sequence can cause higher expression levels of the recombinant gene in a bicistronic cassette. Here, we evaluated two methods to construct expression parts and exploited genomic sequence sources to provide specific functional sequences to complete the expression system. The architecture of the bicistronic part increased the expression levels of target genes and performed more reliably than conventional expression parts with the same promoter and 5′ untranslated region. For Corynebacterium glutamicum, the strongest bicistronic part, HP‐BEP4, was obtained from a heterologous sequence source, leading to a 2.24‐fold increase in the expression level of fluorescent protein over constitutively expressed pXMJ19 or the production of more than 100 mg/L single‐chain variable fragment (scFv). It could meet the needs of overexpressing key genes in C. glutamicum.     

产L-丝氨酸菌株SYPS-062的鉴定及碳源对发酵的影响

采用形态学、生理生化实验和16S rDNA序列分析的方法对从自然界中筛选得到的一株能直接利用糖质原料发酵生产L-丝氨酸菌株SYPS-062的分类地位进行了研究, 确定其为谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)。同时考察了碳源对菌株SYPS-062发酵产L-丝氨酸的影响, 实验结果表明, 当蔗糖浓度为60 g/L时, 菌株SYPS-062生物量和L-丝氨酸的积累均达到最大值, 分别为8.1 g/L和6.6 g/L。     

Expression of the Escherichia Coli TdcB gene encoding threonine dehydratase in L-isoleucine-overproducing Corynebacterium Glutamicum Yilw

Threonine dehydratase (EC 4.3.1.19, TDH) catalyzing the degradation of Thr to α-ketobutyrate, is a rate-limiting enzyme in L-Ile pathway. The tdcB gene encoding TDH was obtained from Escherichia coli K12 by PCR and expressed at E. coli BL21 (DE3). Then the tdcB gene was inserted into the shuttle expression vector pXMJ19 and the recombinant plasmid was electroporated into the L-isoleucine-producing strain of Corynebacterium glutamicum YILW. Crude extracts of the microbial strain containing the plasmid pXMJ19tdcB retained 60% of the original TDH activity even in the presence of 300 mM L-Ile. The recombinant strain of bacteria showed 7.5% higher enzyme activity and 11.3% higher L-Ile production compared to the original strain.