抗甲磺隆假单胞菌的分离及其乙酰乳酸合酶的大小亚基ilvIH基因的克隆和表达

乙酰乳酸合酶(也称乙酰羟酸合酶acetohydroxyacid synthase,AHAS)是植物、真菌和细菌细胞内支链氨基酸Val、Leu、Ile生物合成过程中关键酶,是乙酰乳酸合酶抑制剂类除草剂如磺酰脲类、咪唑啉酮类、嘧啶水杨酸和磺酰氨类的作用靶标。【目的】获得抗甲磺隆的乙酰乳酸合酶基因,构建其表达载体,并分析基因中的位点突变与乙酰乳酸合酶对磺酰脲类除草剂抗性产生原因。【方法】从长期使用甲磺隆的土壤中分离到1株抗甲磺隆的菌株Lm10,利用PCR技术从Lm10总DNA中克隆到乙酰乳酸合酶的大小亚基基因ilvIH,对ilvIH氨基酸序列进行比对分析。分别将ilvI和ilvH分别连接到表达载体pET29a(+)多克隆位点,转化大肠杆菌(Escherichia coli)获得转化子BL21(pET-I)和BL21(pET-H),并诱导表达。【结果】菌株Lm10鉴定为假单孢菌(Pseudomonas sp.),对甲磺隆的最高耐受浓度达到14000μmol//L,且对各种乙酰乳酸合酶抑制剂类除草剂具有交叉抗性。Lm10与甲磺隆敏感菌株KT2440的小亚基氨基酸序列完全相同,而大亚基有6个氨基酸位点发生变异。转化子在IPTG诱导下,乙酰乳酸合酶的大小亚基的蛋白成功表达,粗酶液酶活试验结果表明Lm10的ilvI基因表达的乙酰乳酸合酶大亚基对甲磺隆有很强的抗性。【结论】发现菌株Lm10的乙酰乳酸合酶大亚基对甲磺隆有很强的抗性,抗甲磺隆菌株Lm10与敏感菌株KT2440的ilvI有6个氨基酸位点差异,这些位点突变可能是乙酰乳酸合酶对甲磺隆抗性产生的原因。     

谷氨酸棒杆菌乙酰羟酸合酶的高效表达调控及应用

谷氨酸棒杆菌是支链氨基酸工业生产的主力菌,乙酰羟酸合酶(acetohydroxyacid synthase, AHAS)是支链氨基酸合成的关键酶,强化AHAS的表达是提高菌种水平的关键手段。然而目前还未实现高效调控AHAS,本研究首先基于前期开发的靶基因表达调控报告系统,从6个组成型强启动子中筛选乙酰羟酸合酶编码基因ilvBN的高效表达启动子,成功获得P_gpmA*启动子,表达强度是P_ilvBN天然启动子的23.3倍。其次,在P_gpmA*启动子基础上,构建并通过平板荧光成像初步筛选了3种人工合成核糖体结合位点(ribosome binding site, RBS)文库,发现“R₍₉₎N₍₆₎”为优势的突变文库,通过进一步的孔板复筛,成功获得36个不同的强度增强的RBS突变体,最高强度可达天然启动子P_ilvBN的62.3倍。最后,选择P_gpmA*启动子分别组合3种RBS(野生型、RBS18和RBS36)调控ilvBN^S155F的表达生产L-缬氨酸,L-缬氨酸产量随着表达调控元件强度的增强而提高,分别为1.17、1.38、2.29 g/L。在RBS18调控的基础上进一步组合ilvC过表达,L-缬氨酸产量可达7.57g/L。本研究获得的AHAS表达调控元件库,可为改造AHAS生产L-缬氨酸等支链氨基酸提供丰富元件,并为其他关键酶的表达调控提供思路和方法借鉴。     

拟南芥乙酰羟酸合成酶(AHAS)点突变原核表达与活性测定

拟南芥乙酰羟酸合成酶(AHAS)参与支链氨基酸合成。为考察AHAS不同结构域对支链氨基酸合成的影响,分别对其大小亚基上特定位点进行点突变后进行原核表达,体外重组后对其全酶活性进行测定,并对其终端产物之一——缬氨酸对AHAS全酶活性的影响进行探讨。结果显示:AHAS小亚基G88D突变将解除其终端产物的反馈抑制作用,而大亚基E305D与E482D的突变降低AHAS全酶活性,且2种不同突变大亚基对AHAS全酶活性影响存在差异。AHAS大亚基E482D突变较E305D突变影响更大。研究结果表明:AHAS大小亚基间存在着相互作用,且大小亚基不同结构域突变对AHAS全酶活性具有不同的影响。     

茉莉酸与植物抗性相关基因的表达

茉莉酸(jasmonic acid,JA)及其甲酯(MeJA)是调节高等植物的发育、应答外界刺激、调节基因表达的天然高等植物激素.JA最初是从真菌Lasiodiplodia theobromae培养液中分离到的.已研究过的所有高等植物中都有JA,估计其正常水平＜10μmol·L-1.植物组织中JA的水平在花和果实等繁殖器官特别是未成熟的果皮中最高,根和成熟的叶片中则低得多.JA在植物组织中的液相和气相中可快速运动.1nmol·L-1的JA和1μmol·L-1的MeJA就能诱导植物基因表达水平的变化[1].     

大肠杆菌乙酰羟基酸合酶I调控亚基IlvN的结晶及其与配体缬氨酸的共结晶

乙酰羟基酸合酶(acetohydroxyacid synthase,AHAS)是生物体内支链氨基酸合成通路中的第一个通用酶,它是目前市售多种除草剂的靶标．AHAS通常由分子质量较大的催化亚基和分子质量较小的调控亚基组成．催化亚基结合催化必需的辅基(FAD、ThDP和Mg2+);调控亚基可以结合终产物(缬氨酸、亮氨酸或异亮氨酸)作为负反馈信号调节全酶的活性．大肠杆菌中AHAS有3个同工酶,每种同工酶都由催化亚基和调控亚基组成．大肠杆菌ilvN基因编码了AHAS同工酶Ⅰ的调控亚基．ilvN基因克隆到pET28a表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中得到可溶性的大量表达．表达的蛋白质通过镍离子亲和层析和分子筛层析得到纯化．为了对调控亚基的调节机理有深入了解,对IlvN蛋白进行结晶并对蛋白质与其配体缬氨酸进行共结晶．IlvN蛋白晶体衍射能力为2.6 Å,IlvN与缬氨酸共结晶的晶体衍射能力为3.0 Å.     

对羟基扁桃酸合酶基因的克隆表达及催化特性

【目的】比较两种不同来源基因重组的对羟基扁桃酸合酶(HmaS),考察其在大肠杆菌中的表达效率。【方法】分别对东方拟无枝酸菌(Amycolatopsis orientalis)和天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)来源的hmas进行异源表达,经离子交换层析和凝胶过滤色谱分离纯化获得HmaS,并检测HmaS的酶活和催化特性。【结果】来源于S.coelicolor的HmaSSC2比酶活是来源于A.orientalis的3.6倍;来源于A.orientalis的HmaSAO最适反应温度为28°C,在弱碱性条件下的酶活稳定性较好;来源于S.coelicolor的HmaSSC2最适反应温度为35°C,在28-45°C内保持较高的酶活,具有良好耐热性,在pH 7.0左右酶活最高,更易在偏中性的条件下发挥功能。【结论】HmaSSC2更适用于代谢工程改造大肠杆菌发酵法生产扁桃酸。     

雷二羟酸甲酯和雷公藤春碱的结构

从雷公藤限皮中分得两种三萜,鉴定为 polpunonic acid 和3β,30-二羟基齐墩果-Δ~(12)-烯-29羧酸甲酯,后者未见文献报道,命名为雷二羟酸甲酯。此外,分到雷公藤春碱,根据理化性质和光谱分析,推测化学结构为Ⅲ,药理试验表明其为免疫抑制剂,药敏试验对白血病细胞有抑制。     

螺旋霉素聚酮合成酶基因和抗性基因的克隆与表达的研究

根据不同聚酮合成酶基因DNA的同源性,利用放线紫红素聚酮合成酶基因act Ⅰ,actⅢ作探针,从螺旋霉索产生菌Str．spiramyceticus U-1941基因文库中检测并分离了螺旋霉素聚酮合成酶基因pCN3H8。限制酶酶切分析表明,其分子量为44kb。通过分子杂交实验,将螺旋霉素聚酮缩合酶基因(与act Ⅰ有同源性)及聚酮氧化还原酶基因(与actⅢ有同源性)进行了定位。pCN3H8 DNA在麦迪霉素产生菌变株Str.mycarofaciens sub sp．68中的表达产物,经紫外光谱分析与麦迪霉素相似。pCN3H8在放线紫红素聚酮缩合酶基因缺陷型变株Str．coelicolor TKl7中的表达产物,不具有放线紫红素的色素,其纸层析谱型与螺旋霉素有显著差别。pCN3H8在变青链霉菌Str．lividans TK24中的表达产物,也具有抗菌活性。将pCN3H8 DNA转化对螺旋霉素敏感的Str.griseofuscus原生质体,获得了螺旋霉素抗性的表达。从转化子中分离得到了质粒DNA pSG3,其分子量为7．0kb,可能是pCN3H8DNA转化Str．grlseofuscus时在体内缺失而形成。再转化实验证明,宿主菌对螺旋霉索的抗性,确实是由于pSG3 DNA作用的结果。含质粒pCG4,pSG3的螺旋霉素产生菌Str．Ambofaciens转化子螺旋霉素的产率明显提高。     

转基因作物中2种除草剂抗性基因aad1和dmo的PCR检测方法

【背景】抗除草剂转基因作物是全球种植面积最大的一类转基因植物,以除草剂抗性基因作为检测靶标的分子鉴定方法的研究与应用,对转基因生物安全的检测与监测有重要意义。【方法】根据除草剂抗性基因aad1和dmo的核苷酸序列设计PCR检测引物,并进行PCR反应体系优化、方法特异性、灵敏度、再现性等方面的测试,分别建立aad1基因和dmo基因的特异性PCR检测方法。【结果】建立的PCR检测方法在56~64℃的退火温度范围内均能获得一致性结果,具有良好的稳健性。该方法可将含有aad1基因和dmo基因的转基因作物与其他转基因作物区分开,其灵敏度可分别达到20个拷贝和40个拷贝。通过将aad1基因和dmo基因的检测引物放入同一管PCR反应体系中,还能在一次PCR中同时检测这2个靶标基因,双重PCR的检测灵敏度与单一PCR一致。【结论与意义】建立的分子方法可精准检测出含有aad1基因和dmo基因的转基因作物,具有特异性强、灵敏度高的特点,为抗除草剂转基因作物的筛选检测提供了可靠的技术支撑。     

硝磺草酮抗性菌株的筛选及抗性基因的克隆表达

【目的】从采集的土壤中筛选出硝磺草酮的抗性菌株,并从中克隆对羟苯基丙酮酸双加氧酶抗性基因。【方法】以酪氨酸为唯一碳源,采用富集培养法筛选分离硝磺草酮抗性菌株,利用16S rRNA基因序列分析对菌株进行初步鉴定。通过PCR扩增获得其HHPD基因序列,构建pETH4表达载体并在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中进行异源表达。通过检测色素在440 nm处的吸收值分析菌株E. coli BL21(DE3)-pETH4对硝磺草酮的抗性特性。【结果】在含10 mmol/L硝磺草酮和1 g/L酪氨酸的选择培养基上,分离得到7株硝磺草酮抗性细菌,1株为不动杆菌属,2株为无色杆菌属,4株为假单胞菌属。从抗性最佳的Pseudomonas sp. AM-H4中扩增得到HPPD的基因片段为1 056 bp,其序列与Acinetobacter baumannii基因组中HPPD的基因序列相似性达到99%,341位点由天冬氨酸突变为丙氨酸。HPPD基因在大肠杆菌中实现异源表达,蛋白分子量大小约40 kD。菌株E. coli BL21(DE3)-pETH4在40 μmol/L硝磺草酮酪氨酸LB培养基中的色素吸收值显著降低,能够耐受高于200 μmol/L的硝磺草酮。【结论】克隆获得的HPPD具有良好的硝磺草酮抗性,将在新除草剂抗性作物选育中有一定的应用潜力。     

中华姬鼠与大林姬鼠的同工酶差异

中华姬鼠（Ａｐｏｄｅｍｕｓｄｒａｃｏ）和大林姬鼠（Ａｐｏｄｅｍｕｓｐｅｎｉｎｓｕｌａｅ）是形态学上十分相似的两种鼠类。为了对两种姬鼠的分类提供生物化学方面的依据,采用聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦电泳方法比较和分析了两种姬鼠的ＬＤＨ同工酶、ＥＳＴ同工酶和ＳＯＤ同工酶的差异。结果表明,两种姬鼠的ＬＤＨ同工酶酶谱基本相似,而ＥＳＴ同工酶和ＳＯＤ同工酶酶谱则存在明显的种间差异。根据ＥＳＴ同工酶Ａ２带的有无和ＳＯＤ同工酶主带等电点的差别,能将两种姬鼠很容易区分开来。     

4D和4R对小麦三种同工酶合成的影响

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳对小麦品种天选15号、天选15号—4D缺体,黑麦品种德国白粒及利用“缺体回交法”培育的小麦(4D)一黑麦(4R)异代换系幼苗的过氧化物酶同工酶、细胞色素氧化酶同工酶及酯酶同工酶进行了研究,结果表明4D染色体对小麦的一种过氧化物酶同工酶和一种细胞色素氧化酶同工酶量的合成具有控制作用,在小麦4D缺体的遗传背景下,黑麦4R染色体能够补偿由于4D缺失引起的这两种同工酶合成降低的效应。4D对小麦幼苗期酯酶同工酶的合成没有明显的作用,4R在小麦4D缺体遗传背景下对酯酶同工酶的合成也没有明显的影响     

Highly Sensitive Immunoassays for Three Forms of Rat Brain Enolase

Highly sensitive enzyme immunoassay systems for three forms (alpha alpha, alpha gamma, and gamma gamma) of rat brain enolase were prepared by use of specific antisera to two distinct subunits (alpha and gamma) of the isozymes and beta-D-galactosidase from Escherichia coli as label. Less than fmol-levels of the homologous dimer forms (alpha alpha and gamma gamma) could be determined with the corresponding antibody F(ab')2-bound solid-phase and the antibody Fab'-beta-D-galactosidase complex. The hybrid form (alpha gamma) could also be assayed specifically by use of the antibody to one subunit as solid-phase, and the antibody to another subunit as labelled complex with a minimum detectable sensitivity of 1 fmol.     

禺毛茛复合体及其近缘种过氧化物酶同工酶研究

对国产禺毛莨（Ｒａｎｕｎｃｕｌｕｓｃａｎｔｏｎｉｅｎｓｉｓ,ＤＣ）复合体及其近缘种８个种的１５个居群５２个个体的根进行了过氧化物同工酶研究,结果表明：（１）居群内过氧化物酶谱略有变异,同工酶酶谱或多或少能显示居群特征,供试的８个种中没有任何２个种的图谱完全一致,这说明在处级水平酶谱呈现出高度的分化现象。（２）根据染色体,孢粉和过氧化酶同工酶的资料推测,除Ｒ．ｓｉｌｅｒｉｆｏｌｉｕｓ（２ｘ）外,Ｒ．