嗜热栖热菌α-葡萄糖苷酶基因的表达及酶学性质研究

用PCR方法从嗜热栖热菌(Thermus thermophilus)HB27中扩增出编码α-葡萄糖苷酶基因hbg,将其克隆到大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pET28a( )上,电击转化E.coliBL21(DE3),获得高效表达hbg基因的大肠杆菌重组菌。重组菌经IPTG诱导表达,SDS-PAGE检测表达蛋白相对分子质量约为59kD,与预期分子量相符。经镍柱和阴离子交换柱纯化的重组表达的α-葡萄糖苷酶HBG最适温度为95℃,最适pH值为5.0。     

嗜热厌氧乙醇杆菌α-葡萄糖苷酶基因的表达及酶学性质的研究

用PCR方法从嗜热厌氧乙醇杆菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)JW200中扩增出编码a-葡萄糖苷酶的基因,将其克隆到大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pTrc99A上并获得表达a-葡萄糖苷酶的大肠杆菌重组菌。重组菌经IPTG诱导表达,SDS-PAGE检测出蛋白相对分子量约89kDa,经阴离子交换层析和凝胶层析纯化后的a-葡萄糖苷酶最适反应温度为70℃,最适反应pH为5～5.5,且在pH 5.5～6.5之间有较高的稳定性。重组a-葡萄糖苷酶在70℃下105 min后酶活仍达到80%。     

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.     

差异柠檬酸杆菌GXW-1 β-葡萄糖苷酶的酶学性质及分子改造

【目的】筛选鉴定1株产β-葡萄糖苷酶的菌株,克隆、表达该菌株中的β-葡萄糖苷酶基因,研究重组酶的酶学性质并进行分子改造。【方法】在自然界中采集土样,筛选到1株具有β-葡萄糖苷酶活性的菌株,对野生菌进行16S rDNA鉴定,比对分析Gen Bank数据库中与野生菌同属的β-葡萄糖苷酶基因序列,设计简并引物PCR扩增基因保守区;设计引物扩增目的基因,以pQE30为表达载体构建重组质粒,转化至大肠杆菌中进行诱导表达;采用镍亲和层析对重组酶进行纯化,研究其酶学性质;采用易错PCR和定点随机突变相结合的方法对野生型β-葡萄糖苷酶进行分子改造。【结果】一个来自于差异柠檬酸杆菌GXW-1的β-葡萄糖苷酶基因被克隆并在大肠杆菌中表达。酶学性质研究结果表明该β-葡萄糖苷酶CBGL的最适温度为45°C,最适p H为6.0,V_(max)值是(0.1704±0.0073)μmol/(mg·min),K_(cat)值为(0.2380±0.0102)/s。CBGL能水解α-pNPG、甜菊苷、黄豆苷和染料木苷。对野生酶进行分子改造,获得V_(max)是野生酶2.54倍的突变体W147F。【结论】CBGL不仅具有β-1,4-糖苷键水解能力,还可能具有一定的α-糖苷键水解酶活性。此外,CBGL还能够水解天然底物甜菊苷、黄豆苷和染料木苷。这些特性表明该β-葡萄糖苷酶在理论研究及在工业中有一定的应用价值。     

产酸克雷伯氏菌M5al普鲁兰酶的异源表达及酶学性质研究

普鲁兰酶(EC 3.2.1.41)是一类淀粉脱支酶,能够特异性水解淀粉中的α-1,6-糖苷键,从而提高淀粉的利用率,在以淀粉为原料的食品、纺织、生物燃料和洗涤剂等行业中具有重要的应用价值。本研究以产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca M5al基因组DNA为模板,将PCR扩增得到的普鲁兰酶基因pul A克隆至表达载体p ET28a(+),构建好的重组质粒转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3),在培养基中添加0.5 mmol/L异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)的条件下对该酶基因进行诱导表达,经镍柱纯化获得重组普鲁兰酶用于酶学性质研究。SDS-PAGE及Western Blot检测显示普鲁兰酶基因pul A在上述大肠杆菌宿主中成功获得了表达。该重组酶最适反应p H5.5,最适温度60℃。金属离子对酶活性有一定影响。Mn2+对酶活促进作用显著;Fe3+、Mg2+、Fe2+对酶活只有微弱的促进作用,而Cu2+对酶活造成强烈抑制。来源于Klebsiella oxytoca M5al的普鲁兰酶最适催化条件符合工业生产中淀粉糖化工艺的要求,具有应用于淀粉工业的潜力。     

极端嗜热菌海栖热袍菌α-葡萄糖醛酸酶的高效表达和重组酶的纯化

α-葡萄糖醛酸酶作为木聚糖降解的限速酶之一,在木聚糖类半纤维素的生物转化中起着重要的作用。海栖热袍菌Thermotoga maritima是一个嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的极耐热性酶类具有非常可观的工业应用前景。但热袍菌属Thermotoga的基因在大肠杆菌中的表达一般较困难。研究了T. maritima中的极耐热性α葡萄糖醛酸酶基因在大肠杆菌不同菌株中的表达水平及纯化技术。结果表明,稀有密码子AGA、AGG和AUA限制了该基因在大肠杆菌中的表达,在大肠杆菌BL21-CodonPlus(DE3)RIL可得到高效表达,重组蛋白表达量达20%,比酶活比野生菌株提高5倍;重组蛋白经热处理和金属Ni²⁺的亲和层析提纯后,达到了电泳纯,提纯倍数为5.1倍,收率为55.1%。对重组菌诱导表达条件的研究表明,营养丰富的TB培养基有助于重组菌的生长, 重组菌生长至OD₆₀₀为0.7～0.8时添加IPTG诱导5h后重组蛋白的表达量最高。     

长梗木霉β-葡萄糖苷酶基因的克隆及表达

【目的】以实验室筛选获得的一株长梗木霉GM2(Trichoderma longibrachiatum)为材料,克隆出其β-葡萄糖苷酶(β-Glucosidase)基因bgl并在大肠杆菌和酵母中进行表达。【方法】利用同源克隆扩增出其β-葡萄糖苷酶基因bgl全长序列,分别亚克隆到质粒pET-32a(+)和pPICZα-B中,构建其原核表达载体pET32a(+)-bglI和真核表达载体pPICZα-B-bgl。【结果】bgl基因序列全长2 369 bp,含两个内含子,编码744个氨基酸。在大肠杆菌BL21(DE3)中表达bgl,重组蛋白以包涵体形式存在,上清液中没有β-葡萄糖苷酶的酶活。将载体pPICZα-B-bgl电转化入毕赤酵母GS115,得到78 kD左右重组蛋白,与预测大小相符。按9%接种量接入50 mL YP培养基(初始pH 5.5),30°C振荡培养96 h,添加终浓度1%的甲醇诱导后β-葡萄糖苷酶酶活达60 U/mL。重组酶bgl催化水杨苷水解反应的最适pH为5.0,最适温度为70°C;另外,此bgl在pH 3.0 10.0和40°C 60°C范围内具有比较好的稳定性。【结论】长梗木霉GM2的β-葡萄糖苷酶在P.pastoris中获得可溶性表达,并证明有一定的活性。     

一种来源于克劳氏芽孢杆菌的高碱性尿酸氧化酶的异源表达及重组酶性质分析

以碱性蛋白酶生产菌克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii)基因组DNA为模板PCR扩增获得尿酸氧化酶基因(BcU),插入原核表达载体pET28α中,构建表达载体pET-BcU,并转化大肠杆菌BL21(DE3)获得重组大肠杆菌BL21(DE3)/pET-BcU。经IPTG诱导,重组菌BL21(DE3)/pET-BcU表达出有活性的尿酸氧化酶,含空质粒的重组菌在同样条件下没有酶活。酶学性质分析显示,重组酶最适pH值为9.0,在pH值9.0～11范围内酶活几乎不变,是一种高碱性尿酸氧化酶。     

高温乳糖酶基因在大肠杆菌中的高效表达

来源于嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus stearothermophilus)的β-半乳糖苷酶基因bgaB经克隆,测序后,转入大肠杆菌高效表达载体pET-20(b)中,重组菌在IPTG诱导下,表达出的重组蛋白比酶活量为6.66U/mg。比出发菌株高50倍。     

大肠杆菌腺苷脱氨酶基因的克隆表达

将大肠杆菌K12菌株来源的腺苷脱氨酶基因(add)克隆到载体pET-28a中,并转化至大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达。通过IPTG诱导,SDS-PAGE检测和酶活性的测定发现,重组菌表达产生大量腺苷脱氨酶,活性达到51.07U/mg蛋白。通过酶性质的研究,腺苷脱氨酶对腺苷最适pH和温度分别为7.5和40℃,且在40℃下维持稳定。     

大黄欧文氏菌蔗糖异构酶基因克隆表达及其酶学特性研究

通过PCR克隆得到了不包括信号肽序列的109～1803bp大黄欧文氏菌蔗糖异构酶基因,以pQE30为表达载体可以在大肠杆菌中高效表达SI基因,但容易形成包涵体。通过降低诱导剂IPTG至10μmol／L,28℃低温诱导表达可以改进表达产物的可溶性。重组SI的最适pH为6．0,最适反应温度为30℃。测定的Km为46．8mmol／L,Vm甜为152．2u／mg。重组SI对麦芽糖、海藻糖、棉子糖、三氯蔗糖及廿甲基葡萄糖苷等均不起作用,只利用蔗糖为底物转糖苷,也可以水解对硝基苯酚-α-葡萄糖苷。同时发现重组SI具有转化异麦芽酮糖生成海藻酮糖的活性。     

毕赤酵母GS115中N-乙酰转移酶在大肠杆菌中的克隆表达与性质研究

为了研究P.pastoris Mpr1的生理特性,在E.coli JM109胞内中成功表达来源于P.pastoris GS115的Mpr1酶,并利用响应面分析法对诱导温度、IPTG诱导浓度、起始诱导OD进行发酵优化,酶活达到(610.3±9.5)m U/m L。酶学性质显示,Mpr1酶的最适反应p H范围为7.0-7.5,最适反应温度是30℃。通过分析重组表达Mpr1菌株和对照菌株的培养过程,显示重组菌株的生长能力显著增强,原因是Mpr1降低了细胞内的ROS水平。     

鼠李糖乳杆菌D-(+)-乳酸脱氢酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

利用PCR的方法从鼠李糖乳杆菌基因组DNA中扩增到D-(+)-乳酸脱氢酶基因(ldhD),并连接到载体pSE380上,构建表达质粒pSE-ldhD,将重组质粒pSE-ldhD转化大肠杆菌BL21(DE3),重组菌株经IPTG诱导表达,SDS-PAGE电泳分析表明ldhD在大肠杆菌中实现了表达,表达产物的分子量约为37kD。同时采用紫外分光光度法测定D-乳酸脱氢酶的酶活,测得重组菌株的D-乳酸脱氢酶活力为5.4U/mL,最适反应温度为35℃,最适pH为5.6。     

烟曲霉β-葡萄糖苷酶的基因克隆、表达及酶学性质分析

探索获得优良的β-葡萄糖苷酶基因,对实现其工业化生产具有重要意义。烟曲霉Aspergillus fumigatus基因组中含有一个bgl基因(1 752 bp),编码的蛋白约65 kDa,推测为属于糖苷水解酶家族的β-葡萄糖苷酶。将bgl基因克隆并构建了重组表达载体pGEX-bgl,转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3),经IPTG诱导获得表达。重组蛋白经亲和层析纯化后,以七叶苷为底物进行了酶学分析,结果表明该酶的最适温度是45℃,最适pH在5.5~6.0之间,对七叶苷的Km值为17.7 mmol/L。该酶在pH 4~7范围内稳定;70℃保温2 h后仍能保持60%的活性。金属离子和化学试剂对酶活性有不同程度的影响,Ca2+对重组酶有轻微的激活作用,而SDS可强烈抑制其活性。由于其相对于真菌来源的其他葡萄糖苷酶稳定性较高,为进一步的研究与应用奠定了基础。     

长野芽胞杆菌(Bacillus naganoensis)普鲁兰酶在大肠杆菌中的活性表达与分泌调控

[目的]从长野芽胞杆菌(Bacillus naganoensis)JNB-1中克隆出普鲁兰酶基因并在大肠杆菌系统中表达,通过优化诱导条件和使用化学添加剂提高了胞外酶活.[方法]采用PCR方法,从B.naganoensis基因组中扩增出普鲁兰酶基因pul,构建重组菌E,coli BL21/pET-20b-pul.通过优化,确定优化后的IPTG诱导条件以及甘氨酸、Na+的最佳添加参数.[结果]普鲁兰酶在大肠杆菌中得到有效表达,其相对分子质量为ll9kDa.在优化后的诱导条件(诱导温度20℃,IPTG终浓度0.4 mmol/L,在菌体OD600至1.2时诱导)下,普鲁兰酶的总酶活达到10.8 U/mL.添加甘氨酸和Na+均能有效促进普鲁兰酶的分泌.在诱导时添加终浓度0.08 mol/L的甘氨酸和0.2 mol/L Na+,胞外酶活提高至8.1 U/mL,是不加任何添加剂的10.3倍.[结论]该重组菌的构建为普鲁兰酶制剂的工业生产提供了有价值的菌株,对化学添加剂促进分泌的研究也为重组酶的高水平胞外生产提供了有效的方法.     

转解毒酶基因工程菌的构建及酶活性分析

实验构建了能高效降解有机磷、有机氯等四大类农药的转解毒酶基因工程菌。将抗性库蚊解毒酶酯酶B1基因片段引入融合表达载体pThioHisA中,转化入大肠杆菌DH5α,在IPTG诱导下,经过8 h,酯酶B1在大肠杆菌中的获得融合高效表达。研究了工程菌的酶酯活性,重组质粒pThioHisA-B1表达的酯酶融合蛋白具有较高的酯酶B1活性,能高效降解酯酶的特异性底物α-乙酸萘酯(-αNA)和β-乙酸萘酯(-βNA),该工程菌将为农药污染的生物治理提供新手段。     

溶藻弧菌中酯酶基因的克隆表达及其酶学性质研究

旨在克隆溶藻弧菌中的酯酶基因,并在大肠杆菌中异源表达,研究酯酶酶学性质。从溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)7S-1的基因组DNA中克隆得到酯酶基因est Z,将该基因连接入表达载体p ET28a,并在Escherichia coli BL21(DE3)中表达,对纯化后的酯酶蛋白进行酶学性质分析。结果显示,表达菌株E.coli BL21-28a-est Z可高表达具有活性的酯酶,在18℃添加0.4 mmol/L IPTG的LB培养基中诱导22 h,酯酶的比酶活可达5.42 U/μg;重组表达的酯酶Est Z最适反应温度为25℃,最适pH为9.0。10 mmol/L Na+和Mg~(2+)对其有较好的激活作用;Cu~(2+)、Ni~(2+)、Co~(2+)对该酶活性有较大抑制。该酶对多种有机溶剂及表面活性剂具有一定的耐受性,同时具有较高的耐盐性。对溶藻弧菌中的酯酶进行研究为该菌更好的应用于生物脱墨技术奠定了理论基础。     

嗜热古菌Thermofilum adornatum来源的高温热激活β-葡萄糖苷酶TaBgl3的原核表达及酶学性质研究

【目的】β-葡萄糖苷酶，又称β-D-葡萄糖苷水解酶，属于纤维素酶类，是一种降解纤维素的关键限速酶。来源于嗜热古菌的β-葡萄糖苷酶已被广泛验证具有酸性高温等特性，已成为高温酶的研究热点之一。本文对尚未报道的来源于嗜热古菌中一种热丝菌（Thermofilum adornatum）的GH3家族的葡萄糖苷酶，进行了原核表达和酶学性质测定，以期找到更优的β-葡萄糖苷酶。【方法】从NCBI数据库中获得了嗜热古菌（T.adornatum）来源的GH3氨基酸序列，构建重组质粒p ET-30a（+）-TaBgl3，并在大肠杆菌（Escherichia coli） BL21（DE3）感受态细胞中诱导表达重组蛋白；采用磁珠纯化，研究其酶学性质。【结果】重组蛋白TaBgl3的分子量为77.0 kDa；酶学性质结果表明，其最适反应条件为80°C和pH 5.0，在70°C保温处理1–4 h，对TaBgl3的酶活力有促进作用，在最适温度80°C处理2 h后，其激活作用更加明显，能提高40%以上的酶活；其在pH 5.0–8.0下37°C保温1 h，仍具有60%以上的活性；底物为对硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷（p NP...     

三角酵母D-氨基酸氧化酶基因在大肠杆菌中的克隆和表达

从三角酵母中提取总RNA ,反转录后进行PCR扩增得到D 氨基酸氧化酶 (D AminoAcidOxidase ,DAAO)基因 ,经测序可知 ,与文献中三角酵母的DAAO基因序列的同源性在 99%以上。将DAAO基因用NcoⅠ和BamHⅠ双酶切后 ,与相同酶切的大肠杆菌表达载体pET 2 8a连接 ,转化大肠杆菌TOP 1 0F′,并筛选得到重组质粒pET DAAO ,转化BL2 1 (DE3)感受态细胞 ,得到重组大肠杆菌BL2 1 (DE3) pET DAAO。对重组大肠杆菌中的D 氨基酸氧化酶进行了诱导表达 ,考察了诱导温度、菌浓度、诱导剂IPTG用量以及溶氧等因素对酶活的影响。结果表明 ,在 2 8℃、菌浓度 (OD6 0 0 ) 1 0、IPTG浓度 1mmol L时 ,DAAO酶活最高达 2 3 3U mL。研究进一步显示 ,用廉价无毒的乳糖可以替代IPTG进行诱导 ,当乳糖浓度为 2mmol L ,DAAO酶活可达 2 2 7U mL。经过补料分批培养和乳糖诱导 ,DAAO酶活可以达到 1 75U mL。     

α-葡萄糖苷酶基因序列分析及真核表达载体构建

目的：Aspergillus niger（CU-1）菌株α-葡萄糖苷酶基因（agdA）克隆并对其序列进行分析,构建该基因的真核表达载体。方法：设计合成的一对特异性引物,采用PCR以总DNA为模板,扩增得到DNA片段（D1）;采用RT-PCR方法扩增得到DNA片段（D2）。将DNA片段D1和D2转入大肠杆菌中并进行了序列测定,序列进行BLAST比对分析。将α-葡萄糖苷酶基因的cDNA片段与表达载体pGAPZαA连接,构建重组表达载体。结果：基因agdA大小为3 127bp,含有3个外显子和4个内含子。该基因的cDNA序列大小为2 958bp,包含完整的编码框,编码985个氨基酸。agdA基因序列与已发表的α-葡萄糖苷基因序列同源性达99%,其中有6个位置的碱基发生了变化。已成功构建重组表达载体pGAPZαA-agdA。结论：Aspergillus niger（CU-1）菌株α-葡萄糖苷酶基因序列分析及重组表达载体pGAPZαA-agdA的构建为在毕赤酵母中表达Aspergillus niger（CU-1）菌株的α-葡萄糖苷酶奠定基础。