脂肪酶1在毕赤酵母中的高效表达

根据褶皱假丝酵母脂肪酶CRL中LIP1的成熟多肽序列 ,人工合成了由毕赤酵母 (Pichiapastoris)中偏爱密码子组成的lip1基因序列。该基因以N端融合的方式分别正确插入毕赤酵母诱导型表达载体pPICZαA与组成型表达载体pGAPZαA中。通过电激将线性化的上述两种重组质粒分别转化毕赤酵母SMD116 8H细胞 ,筛选获得两株分别具有诱导型表达和组成型表达生物活性LIP1能力的高产菌株。其中 ,组成型表达菌株CHT II换液后 4 8h上清液中含脂肪酶活力为 2 .0 0× 10 5u/L ,表达产物在pH 4～ 8与温度 30～ 5 0℃范围内具有较高的脂肪酶活性 ;高密度发酵条件下 ,发酵 72h ,上清液中含脂肪酶活力可达 1.395× 10 6u/L ,表明构建的重组菌株具有更大的工业化生产优势。     

基因拷贝数和甲醇浓度对重组毕赤酵母产华根霉脂肪酶的影响

将华根霉脂肪酶基因克隆到甲基营养型毕赤酵母中表达,以甲醇利用快型菌株为宿主,在7 L发酵罐水平对脂肪酶基因拷贝数分别为3、5、6的3株基因重组菌——XY RCL-3、XY RCL-5、XY RCL-6进行高密度发酵调控,同时研究了甲醇浓度对表达华根霉脂肪酶的影响。结果表明,XY RCL-5在相同条件下发酵产酶能力高于XY RCL-6和XY RCL-3,最适甲醇诱导浓度控制在0.1%±0.02%时,酶活可达到12 500 U/mL,菌体干重达到204 g/L,蛋白浓度也能达到8.02 g/L。     

CALB脂肪酶在毕赤酵母中的组成型表达及纯化

根据南极假丝酵母脂肪酶calb的成熟多肽序列,人工合成了由毕赤酵母（Pichia  pastoris)偏爱密码子组成的calb基因序列（仅成熟肽）。将该基因克隆至穿梭质粒pGAPZαΑ中,获得的重组质粒pGAPZαA calb 经线性化后转入毕赤氏酵母GS115菌株,构建成组成型表达CALB的酵母工程菌株。酵母转化子在YPD 培养基上传代10 次后, 其外源基因未丢失。经摇瓶发酵4天后,CALB水解活力为14.5U/ml。经脱盐和阴离子交换两步纯化后,其纯度达到了95%以上,目的蛋白的含量达到了220mg/L。     

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的基因改造及其在毕赤酵母中组成型和诱导型的表达

【目的】克隆洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)脂肪酶基因,实现其在毕赤酵母中快速、安全和稳定性的大量表达。【方法】首先设计引物扩增B.cepacia脂肪酶基因,然后应用生物信息学方法分析B.cepacia和毕赤酵母整体密码子使用情况、脂肪酶基因信号肽及密码子偏好性。在此基础上,运用overlap PCR对脂肪酶基因中低使用频率密码子进行改造并同时降低基因的G+C含量,获得优化的脂肪酶基因。再分别把原始和优化的脂肪酶基因导入载体pGAPZα和pPIC9K中,获得组成型表达载体pGAPlipW、pGAPlipO和诱导型表达载体pPIClipW、pPIClipO。分别将所得4种载体转入GS115中,得到一系列工程菌。经发酵和NTA树脂纯化后,对脂肪酶的酶学性质进行了初步研究。【结果】4种工程菌的脂肪酶活力分别为pPIClipW37.8U/mL,pPIClipO129.5U/mL,pGAPlipW40.2U/mL和pGAPlipO184.3U/mL。改造后脂肪酶活力比原始脂肪酶提高了4.6倍。酶学性质研究表明,脂肪酶在60℃时活力最高,在40℃-65℃范围内非常稳定;脂肪酶最适pH值为9.0,在pH6.0-pH10.0范围均表现很好的稳定性。【结论】通过overlap PCR改造后的脂肪酶显著提高了其在毕赤酵母中的表达效率,且GAP启动子比AOX1启动子更适合于B.cepacia脂肪酶的表达。大量表达的重组脂肪酶的性质与野生脂肪酶的性质相同,符合生产要求。     

黑曲霉组成型表面展示南极假丝酵母脂肪酶B及其发酵调控

黑曲霉表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)可有效应用于食品、化妆品、医药等行业。以黑曲霉Aspergillus niger SH-1为宿主细胞构建诱导型糖化酶基因启动子表面展示CALB,在较高浓度葡萄糖碳源的发酵中CALB表达会受到抑制,发酵后期菌体容易出现菌丝断裂和展示酶活力下降等问题。采用组成型3-磷酸甘油醛脱氢酶基因启动子替代诱导型糖化酶基因启动子的细胞表面展示CALB黑曲霉菌株可有效解决上述问题,该菌株不但可以利用葡萄糖,而且还能利用木糖为发酵碳源,以木糖为碳源发酵在144 h展示酶水平达到1 100.28 U/g。文中探讨了甘蔗渣水解液发酵生产黑曲霉表面展示CALB,初步达到预期的结果,为甘蔗渣的综合利用提供了新途径。     

华根霉液态培养生产脂肪酶不同形态菌体的转录组差异分析

【背景】作为发酵工业中一类重要的生产菌株,丝状真菌目的产物的形成与菌体形态有着紧密的联系。华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021是从我国传统酿造浓香型白酒大曲中筛选到的一株丝状真菌,其生成的包括脂肪酶在内的酶蛋白具有较高的工业应用价值。【目的】华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021在脂肪酶液态发酵中形成两种不同形态菌体,发酵表现差异明显。本研究考察华根霉不同菌体形态及其细胞代谢在转录组水平的内在差异。【方法】基于RNA-Seq高通量转录组测序,分别对液态培养获得的不同形态华根霉菌体高表达和显著差异表达的转录基因进行功能分析。【结果】两种形态菌体转录组存在明显的差异。利用RPKM值对表达量最高的前20个基因进行分析,聚集态菌体高表达基因主要为不同类别的核糖体蛋白,而分散态菌体中与细胞形态相关的几丁质酶及与信号传导相关的基因也是高表达基因。在两种形态菌体显著差异表达的20个基因中,除了涉及代谢的基因有明显不同外,分散态菌体中也有一些涉及"细胞过程与信号"的基因上调表达显著。两种形态菌体中独有表达基因总体表达量均较低,但聚集态菌体独有表达基因在基因种类和表达量上都要明显高于分散态菌体。同时,转录分析表明,华根霉脂肪酶在聚集菌体中较高的生产水平与脂肪酶基因的高水平转录有关。【结论】菌体形态的差异显著影响了华根霉的转录组,不仅不同形态菌体高表达基因和显著差异表达基因有明显不同,而且功能相同的蛋白在不同菌体形态下也多是由不同基因表达,它们可能承担着不同的作用。总体而言,华根霉聚集态菌体中存在更为复杂的生理过程,而分散菌体中受到信号的传导和调控似乎更多。菌体形态的改变可能是细胞分化的结果,伴随着菌体对细胞微环境改变的一种响应。研究结果为深入了解丝状真菌形态分化的内在机制及其影响提供了一些线索。     

华根霉脂肪酶在黑曲霉中的重组表达研究

将华根霉脂肪酶基因RCL在黑曲霉中进行了重组表达。通过PCR技术分别获得黑曲霉Pgpd启动子和RCL-Ttrp C融合片段并克隆至质粒p CHAMBIA230,构建出RCL超表达载体p CHAMBIA2302∷Pgpd-RCL-Ttrp C。将该载体通过冻融法转化农杆菌EHA105,进而通过农杆菌介导转化法转化黑曲霉,随机挑选7株转化子,进行PCR和Southern杂交鉴定,均为阳性。对这7株转化子进行发酵和脂肪酶活力测定,结果显示,所有转化子均能表达RCL,其中T6转化子的脂肪酶活力最高,达到71 U/m L。SDS-PAGE分析表明,重组表达的RCL的分子量约为37 k D。     

黑曲霉阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的组成型表达

【目的】实现黑曲霉来源的阿魏酸酯酶在毕赤酵母(Pichia pastoris GS115)中的组成型表达。【方法】以黑曲霉(Aspergillus niger)基因组为模板,经重叠延伸PCR扩增得到阿魏酸酯酶基因(AnfaeA),将其与载体pGAP9K相连,构建重组表达载体p GAP9KAnfae A,经SalI线性化后电转入毕赤酵母GS115中,得到重组菌株。高效液相色谱法测定发酵液中阿魏酸酯酶活力,并对重组菌进行了发酵优化。【结果】克隆得到783 bp的阿魏酸酯酶编码基因并实现了其在毕赤酵母中的组成型表达。重组菌发酵84 h后,上清液中酶活达5.72±0.10 U/m L。重组酶(reAnfaeA)经分离纯化后比酶活为59.75 U/mg,大小约为40 k D。发酵优化结果为:葡萄糖40.0 g/L,蛋白胨10.0 g/L,酵母膏30.0 g/L,CaCO_3 0.2 g/L,种龄28 h,接种量3%(体积比),装液量50 m L/250 m L。在此条件下发酵培养,酶活达15.60±0.23 U/m L。【结论】阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的组成型表达,对研究毕赤酵母组成型表达系统和阿魏酸酯酶的发酵生产具有一定的借鉴意义。     

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。     

恶性疟原虫膜蛋白Pfs25在毕赤酵母中的组成型表达

目的:Pfs25蛋白是传播阻断型恶性疟疾疫苗的侯选抗原,在毕赤酵母中表达Pfs25蛋白,并对表达产物进行鉴定。方法:参照GenBank中公布的pfs25基因序列,通过毕赤酵母喜好密码子分析人工合成目的基因;采取定向克隆策略构建重组表达质粒pfs25/pGAPZαA,经BstXⅠ线性化,电转染法转化酵母菌株GS115,在Zeocin抗性的筛选培养基上获得表达目的基因的pfs25/pGAPZαA/GS115重组酵母菌,SDS-PAGE和Western印迹检测表达产物;通过在YPD培养基上传代培养和目的基因表达,验证重组菌株的遗传稳定性。结果:在毕赤酵母中表达了Pfs25蛋白,且重组菌株遗传性质稳定。结论:为研制基于Pfs25蛋白的传播阻断型恶性疟疾疫苗奠定了基础。     

解脂耶氏酵母脂肪酶LIP4和LIP5在毕赤酵母中的异源表达及酶学性质

【目的】克隆解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)脂肪酶LIP4和LIP5的cDNA序列,研究其基因结构,并实现其在毕赤酵母中的功能表达,以探讨其酶学性质。【方法】利用反转录PCR首次扩增LIP4和LIP5的编码基因,用SignalP 3.0分析其基因序列,然后分别构建胞内表达载体pPIC3.5K-Lip4、pPIC3.5K-Lip5和胞外表达载体pPIC9K-Lip4、pPIC9K-Lip5,将其转入毕赤酵母GS115中表达,以NTA树脂纯化酶蛋白,研究其酶学性质。【结果】cDNA序列测序结果显示两者均不含内含子,酶蛋白的氨基酸序列中含有典型脂肪酶的活性三联体结构和五肽保守区;酶学性质研究表明,两者的最适底物均为癸酸(C8)对硝基苯酚酯,最适pH为7.0,最适温度为40℃,但LIP4对pH和温度更敏感;两者均能被Ca2+激活,且LIP5还能为Mg2+激活,但均被Hg2+、乙二胺四乙酸(EDTA)和苯甲基磺酰氟(PMSF)强烈抑制。【结论】首次克隆了解脂耶氏酵母脂肪酶LIP4和LIP5编码基因,实现了其在毕赤酵母中的活性表达,并初步研究了其酶学性质,为上述脂肪酶的应用及进一步深入研究解脂耶氏酵母脂肪酶家族奠定了基础。     

共表达伴侣蛋白对重组毕赤酵母产米根霉(Rhizopus oryzae)脂肪酶发酵过程的影响

[目的]通过共表达伴侣蛋白Erolp和PDI获得米根霉(Rhizopus oryzae)脂肪酶在毕赤酵母中的高效表达.[方法]利用毕赤酵母基因重组菌高密度发酵的方法,在7L发酵罐水平上分析共表达伴侣蛋白菌株(BH128)与非共表达伴侣蛋白菌株(H238)对脂肪酶表达的差异.[结果]在相同条件下,BH128发酵产酶能力高于H238,最高酶活可达到2 338.7U/mL,最大比生长速率达到0.02 h-1,最大产物比形成速率达到944.5 U/(gDCW·h),最大底物比消耗速率也能达到0.15 gmethanol/(gDCW·h),分别是H238的1.7、0.5、4.1和1.3倍,且发酵周期缩短了20h.[结论]毕赤酵母基因重组菌BH128通过共表达伴侣蛋白Ero1p和PDI,提高了米根霉脂肪酶的产量,而且缩短了发酵周期,为工业化生产奠定了基础.     

Cloning,expression, and characterization of Aureobasidium melanogenum lipase in Pichia pastoris

cDNA of Aureobasidium melanogenum lipase comprises 1254 bp encoding 417 amino acids, whereas genomic DNA of lipase comprises 1311 bp with one intron (57 bp). The lipase gene contains a putative signal peptide encoding 26 amino acids. The A. melanogenum lipase gene was successfully expressed in Pichia pastoris. Recombinant lipase in an inducible expression system showed the highest lipase activity of 3.8 U/mL after six days of 2% v/v methanol induction. The molecular mass of purified recombinant lipase was estimated as 39 kDa using SDS-PAGE. Optimal lipase activity was observed at 35–37 °C and pH 7.0 using p-nitrophenyl laurate as the substrate. Lipase activity was enhanced by Mg²⁺, Mn²⁺, Li⁺, Ca²⁺, Ni²⁺, CHAPS, DTT, and EDTA and inhibited by Hg²⁺, Ag⁺, SDS, Tween 20, and Triton X-100. The addition of 10% v/v acetone, DMSO, p-xylene, and octanol increased lipase activity, whereas that of propanol and butanol strongly inhibited it.     

Constitutive expression of human pancreatic lipase-related protein 1 in Pichia pastoris

High-level constitutive expression of the human pancreatic lipase-related protein 1 (HPLRP1) was achieved using the methylotrophic yeast Pichia pastoris. The HPLRP1 cDNA, including its original leader sequence, was subcloned into the pGAPZB vector and further integrated into the genome of P. pastoris X-33 under the control of the glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAP) constitutive promoter. A major protein with a molecular mass of 50 kDa was found to be secreted into the culture medium and was identified using anti-HPLRP1 polyclonal antibodies as HPLRP1 recombinant protein. The level of expression reached 100-120 mg of HPLRP1 per liter of culture medium after 40 h, as attested by specific and quantitative enzyme-linked immunosorbent assay. A single cation-exchange chromatography sufficed to obtain a highly purified recombinant HPLRP1 after direct batch adsorption onto S-Sepharose of the HPLRP1 present in the culture medium, at pH 5.5. N-terminal sequencing and mass spectrometry analysis were carried out to monitor the production of the mature protein and to confirm that its signal peptide was properly processed.     

Development of a high-throughput liquid state assay for lipase activity using natural substrates and rhodamine B

A fluorescence-based assay for the determination of lipase activity using rhodamine B as an indicator, and natural substrates such as olive oil, is described. It is based on the use of a rhodamine B–natural substrate emulsion in liquid state, which is advantageous over agar plate assays. This high-throughput method is simple and rapid and can be automated, making it suitable for screening and metagenomics application. Reaction conditions such as pH and temperature can be varied and controlled. Using triolein or olive oil as a natural substrate allows monitoring of lipase activity in reaction conditions that are closer to those used in industrial settings. The described method is sensitive over a wide range of product concentrations and offers good reproducibility.     

华根霉脂肪酶有机相合成酶活的研究

通过比较7种微生物脂肪酶的有机相合成酶活、水相水解酶活及在正庚烷中催化己酸乙酯合成的能力,证明了合成酶活与水解酶活相关性不高,合成酶活比水解酶活更能反映脂肪酶的合成能力。通过比较两株华根霉(Rhizopus chinensis)脂肪酶酶活,发现合成酶活相差较大,表明相同种属微生物的脂肪酶合成酶活存在不同。对．Rhizopus chinensis-2液态发酵产脂肪酶进程研究发现,水解酶活高峰先于合成酶活高峰大约12h。将不同培养时间的Rhizopus chinensis-2全细胞脂肪酶用于催化己酸乙酯合成,具有高合成酶活的全细胞脂肪酶催化己酸乙酯合成反应较快。因此,全细胞脂肪酶用于催化有机相酯合成反应时,具有高脂肪酶合成酶活的菌体具有较好的催化酯合成能力。