中华鲟半胱氨酸蛋白酶抑制剂在毕赤酵母中的表达和活性分析

为研究鱼类半胱氨酸蛋白酶抑制剂（Cystatin）的功能并探索其在水产加工和病害防治中的应用潜力,将PCR改造后的编码成熟肽中华鲟（Acipenser sinensis）cystatin 基因亚克隆到毕赤酵母整合型表达载体pPICZαA,氯化锂法转化毕赤酵母菌株GS115,构建表达cystatin的酵母基因工程菌。经甲醇诱导、SDSPAGE检测培养基上清液,表明中华鲟cystatin在毕赤酵母中实现了高效表达,重组cystatin表达量约为215mg·L^-1。纯化后重组蛋白纯度达94.2%。生物活性检测结果表明,1μg重组中华鲟cystatin约能抑制15μg木瓜蛋白酶的水解活性。     

树干毕赤酵母NLP31发酵产乙醇的研究

研究了树干毕赤酵母NLP31在木糖质量浓度为45 g/L的3种发酵培养基Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ上发酵3轮的发酵性能以及在45 g/L木糖或混合糖(葡萄糖30 g/L,木糖15 g/L)的发酵培养基Ⅲ上的代谢历程。结果表明:树干毕赤酵母NLP31在发酵培养基Ⅲ上,乙醇浓度和乙醇得率均达到最高,分别为(17.29±0.15)g/L和(84.65±0.58)%。在45 g/L木糖或混合糖(葡萄糖30 g/L,木糖15 g/L)的发酵培养基Ⅲ上的代谢历程表明:混合糖发酵达到最大乙醇得率的时间仅为12 h,要比单一木糖发酵缩短了8 h。树干毕赤酵母NLP31在以廉价的无机N源为发酵培养基上的乙醇发酵性能高,能够降低燃料乙醇的生产成本。     

酵母自溶抽提物的研究

以活性干酵母和耐高温酒精酵母为对象,研究自溶抽提过程,并对自溶条件进行了优化。比较了两种酵母主要抽提物蛋白质、核酸的含量和抽提率,及氨基酸的组成,并用电泳法初步探讨了添加中性蛋白酶对酵母自溶的影响机理     

重组人抗凝血酶发酵条件的优化

目的:通过实验室发酵条件优化工作,实现在巴斯德毕赤酵母中高效表达重组人抗凝血酶。方法:在摇瓶培养条件下,应用正交实验方法考查人抗凝血酶重组毕赤酵母菌pPIC9K-AT-02的培养温度、培养基pH值、接种比例、甲醇补加间隔时间及甲醇补加浓度等5种因素对重组人抗凝血酶活性的影响,确定最优发酵条件。结果与结论:筛选出的最终发酵条件为培养温度30℃、培养基pH6.0、接种比例20%、甲醇补加间隔时间24 h、甲醇补加浓度2%,重组人抗凝血酶在巴斯德毕赤酵母中表达活性为4098 U/L,比原始活性提高了150%。     

毕赤酵母Kex2蛋白酶的同源表达及酶学性质 *

Kex2蛋白酶是一种来源于酵母的前体加工蛋白酶。利用毕赤酵母(Pichia pastoris)同源表达来源于毕赤酵母的Kex2蛋白酶(PPKex2),研究其表达特性和酶学性质,同时与毕赤酵母表达的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Kex2蛋白酶(SCKex2)进行比较。首先,分别从毕赤酵母和酿酒酵母基因组中获得Kex2基因,将其插入到表达载体pPIC9K中,并转化毕赤酵母菌株GS115。重组菌株经甲醇诱导表达后,结果表明PPKex2的发酵上清液比活是SCKex2的7倍。Kex2蛋白酶经Q-FF强阴离子交换柱纯化后进行酶学性质研究。酶学性质研究结果表明,PPKex2的最适反应pH是8.0~9.0,最适反应温度是37℃,与SCKex2性质相近。在稳定性方面,PPKex2在pH 7.0时最稳定,在碱性条件下的稳定性高于SCKex2,在酸性条件下的稳定性低于SCKex2,另外PPKex2的温度稳定性略低于SCKex2。酶促反应动力学研究表明,PPKex2的k_cat和k_cat/K_m值分别为SCKex2的4.8倍和3.3倍。首次报道了同源表达毕赤酵母Kex2蛋白酶的表达特性及酶学性质,为其今后的研究及应用奠定了基础。     

固态发酵下酵母自溶的工艺优化

固态下酵母自溶可以有效促进菌体内多种活性物质的释放,进而提高酵母类产品的品质。通过优化自溶温度、自溶时间及自溶促进剂锌离子浓度以获得固态发酵下酵母自溶的最佳工艺,对固态发酵物料中游离氨基酸、可溶性蛋白、α-氨基氮含量和A260/A280等指标的分析来确定固态酵母自溶工艺条件,在此基础上以自溶温度40 ℃、50 ℃、55 ℃;作用时间12、18、24 h;锌离子添加浓度2、4、8 mg/kg设置L9(33)正交试验,进一步优化固态酵母自溶的工艺参数。结果表明酵母自溶的最佳工艺条件为：自溶温度55 ℃、作用时间18 h、锌离子浓度2 mg/kg,此时其可溶性蛋白含量可达9.31 mg/g、游离氨基酸14.36 mg/g、α-氨基氮10.16 μg/g、A260/A280为1.73。经工艺优化后,可显著提高酵母自溶产物可溶性蛋白、游离氨基酸和α-氨基氮的含量,从而明显提高了复合菌培养物的品质。     

毕赤酵母中海藻糖的积累

毕赤酵母是甲基营养型酵母属中较常见的酵母,可用甲醇作为唯一碳源,进行蛋白质的表达.在发酵过程中菌体内含有少量的海藻糖,在40℃高温下,海藻糖的含量与30℃下比较,可提高20%以上.该数据为毕赤酵母表达后再利用提供了一定的依据.     

树干毕赤酵母和酿酒酵母混合糖发酵产乙醇

以树干毕赤酵母和酿酒酵母为发酵菌株,酸性蒸汽爆破玉米秸秆预水解液和纯糖模拟液为C源,采用固定化酵母细胞的方法,研究了酸爆玉米秸秆预水解液初始pH、N源种类及其浓度、3种发酵模式对树干毕赤酵母戊糖发酵的影响。结果表明:玉米秸秆预水解液适合发酵的初始pH范围为6.0～7.0;1.0 g/L的(NH4)2SO4作为N源,在40 g/L葡萄糖和25 g/L木糖培养基中发酵24 h,糖利用率达到99.47%,乙醇质量浓度为24.72 g/L,优于尿素和蛋白胨作为N源;3种模式的发酵体系中,以游离树干毕赤酵母和固定化酿酒酵母发酵性能最好,糖利用率和乙醇得率分别为99.43%和96.39%。     

糖蜜发酵培养富铬酵母

筛选对铬元素吸收较好的产朊园酵母(Torulopsisutilis)为实验菌株,根据铬的耐受量实验,确定糖蜜培养基铬的添加量,研究富铬酵母培养最佳工艺条件,探讨富铬酵母的应用。发酵产品富铬酵母铬的含量7388mgkg,蛋白质含量4874%(ww),得率30%(wv)。     

重组人小分子抗体ScFv-Fc发酵条件的优化及纯化

目的:研究重组人小分子抗体ScFv-Fc在毕赤酵母中分泌表达的最佳条件,以及ScFv-Fc的纯化方法。方法:分别从甲醇浓度、pH、诱导时间等方面对毕赤酵母重组菌株产生ScFv-Fc的发酵过程进行了优化;通过硫酸铵沉淀结合protein A亲和层析柱,对ScFv-Fc的纯化方法进行了研究。结果:确定ScFv-Fc在毕赤酵母中分泌表达的最佳条件为:在pH5.2的条件下,以0.5%甲醇诱导72 h。经过protein A亲和层析柱纯化后,ScFv-Fc纯度可达94%以上。结论:确定了ScFv-Fc在毕赤酵母中分泌表达的最佳条件以及纯化方法,为重组抗体分子诊断、治疗试剂的开发以及抗体的人源化奠定了物质基础。     

利用毕赤酵母系统表达重组人生长激素的研究

为了获得重组人生长激素在毕赤酵母中高表达的菌株,按毕赤酵母基因密码子偏爱性,人工合成hGH的全基因序列.该基因被克隆到穿梭质粒pPIC9K中,PEG1000介导转入毕赤酵母GS115细胞,通过G418筛选获得高拷贝转化子.在甲醇的诱导下.实现了hGH在毕赤酵母中的成功表达.通过发酵条件的优化.发酵上清中的表达量达1537 mg/L经过超滤和两步层析,重组蛋白的得率这35%,纯度为97%,相对分子质量测定表明重组蛋白的相对分子质量与理论值相近.N-端氨基酸测序证实hGH基因在毕赤酵母中获得正确的表达.     

重叠延伸PCR法克隆人脂联素基因及其在毕赤酵母中表达

利用重叠延伸PCR法克隆出人脂联素基因, 连接至克隆载体pGEM-T中, 转化大肠杆菌DH5a, 通过测序对其进行序列分析后, 进一步构建毕赤酵母表达载体pPIC3.5K-ADPN, 通过电击法转化毕赤酵母GS115, 转化的重组酵母菌用甲醇诱导外源基因表达。经PCR、Southern blotting鉴定, 获得了重组毕赤酵母菌株; 经甲醇诱导人脂联素基因表达, Western blotting杂交鉴定证明人脂联素基因已经在毕赤酵母中成功表达。结果表明重叠延伸PCR法准确方便克隆出人脂联素基因, 在30oC, 1%甲醇诱导48 h, 人脂联素基因在巴斯德毕赤酵母中的表达最佳。     

酚酮类对树干毕赤酵母乙醇发酵及脂肪酸组成的影响

木质素降解产物对微生物产生的抑制作用,是燃料乙醇生物炼制的主要瓶颈之一。本文以树干毕赤酵母为发酵菌株,研究木质素降解产物中3种酚酮类(4-羟基苯乙酮、4-羟基-3-甲氧基苯乙酮、4-羟基-3,5-二甲氧基苯乙酮)对其木糖乙醇发酵及酵母细胞脂肪酸组成的影响。采用高效液相色谱(HPLC)和气相色谱-质谱联用(GC/MS)技术对乙醇发酵性能和酵母细胞脂肪酸组成进行分析。研究结果表明,酚酮类物质对乙醇发酵呈现抑制作用且其分子量越低抑制作用越明显,当4-羟基苯乙酮浓度为1.50 g/L时,发酵24 h的木糖利用率、乙醇得率和乙醇浓度分别下降了42.47%、5.30%和9.76 g/L;培养基中存在酚酮类物质时,酵母细胞中的不饱和脂肪酸的比例上升,添加1.50 g/L的3种酚酮类物质后,树干毕赤酵母细胞不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比例从原来的2.58分别上升到3.03、3.06和3.61,酵母细胞膜的流动性随之上升,不稳定性提高。因此,酚酮类物质能够降低酵母生长、提高不饱和脂肪酸的比例以及降低乙醇发酵能力,有效降低或去除木质素降解产物含量是提高木质纤维原料生物炼制的关键。     

以葡萄糖为生长相基质的重组毕赤酵母表达植酸酶发酵

甲醇营养型毕赤酵母表达外源蛋白是在醇氧化酶（alcohol oxidase,AOX）启动子（PAOXI）严格调控下进行的,然而这种启动子在转录水平受到葡萄糖的阻遏。本文研究了毕赤酵母在葡萄糖替代甘油为生长相碳源时表达重组植酸酶蛋白的发酵特征。结果表明：初始葡萄糖浓度为20dL的细胞得率高,为0．39g[DCW]／g。通过基于实时参数（溶氧和呼吸商）调控的葡萄糖补料策略,生长相40h后细胞密度达到100g[DCW]／L,甲醇诱导100h后植酸酶产量达到2200FTUphytase／mL,甲醇得率系数为0．25FTU phytase／gmethnol。因此,在毕赤酵母高表达重组蛋白培养中葡萄糖能够用作生长相基质,并能实现重组蛋白的高效表达。     

响应面法优化重组巴斯德毕赤酵母合成ECH42的培养基组分及其重组酶降解几丁质的研究

采用响应面法在摇瓶水平对重组巴斯德毕赤酵母合成内切几丁质酶的培养基组分进行优化,并探讨重组内切几丁质酶降解几丁质的最佳反应条件。首先对培养基中显著影响内切几丁质酶活力的关键组分通过Plackett-Burman试验设计进行筛选;然后通过Box-Behnken试验设计和响应面法确定关键组分的最佳浓度。结果筛选出3个具有显著效应的关键组分为酵母膏、油酸和吐温-80,最佳浓度分别为：2.45%、0.17%和0.62%。优化后的最佳培养基组成为：2.45%酵母膏、2.00%蛋白胨、0.50%酵母氮碱（YNB）、0.50%甲醇、0.17%油酸、0.62%吐温-80和0.40% PTM₁。在该培养基中,重组巴斯德毕赤酵母在摇瓶水平（25mL/250mL）发酵生产内切几丁质酶的活力高达92.26U/mL。重组内切几丁质酶催化几丁质降解的最佳反应条件为：粉末几丁质浓度为4%,pH和温度分别为7.0和30℃,反应时间为10h。研究结果为后期在发酵罐中大规模生产内切几丁质酶和几丁寡糖提供了基础。     

重组人小分子抗体ScFv-Fc发酵条件的优化及纯化

目的：研究重组人小分子抗体ScFv—Fc在毕赤酵母中分泌表达的最佳条件,以及ScFv—Fc的纯化方法。方法：分别从甲醇浓度、pH、诱导时间等方面对毕赤酵母重组菌株产生ScFv-Fc的发酵过程进行了优化;通过硫酸铵沉淀结合proteinA亲和层析柱,对ScFv—Fc的纯化方法进行了研究。结果：确定ScFv—Fc在毕赤酵母中分泌表达的最佳条件为：在pH5．2的条件下,以0．5％甲醇诱导72h。经过proteinA亲和层析柱纯化后,ScFv—Fc纯度可达94％以上。结论：确定了ScFv-Fe在毕赤酵母中分泌表达的最佳条件以及纯化方法,为重组抗体分子诊断、治疗试剂的开发以及抗体的人源化奠定了物质基础。     

基于重组毕赤酵母的fusaruside生物合成

目的:构建产fusaruside的毕赤酵母菌株,解决天然小分子免疫抑制剂fusaruside的来源问题。方法:从禾谷镰刀菌Fusarium graminearum PH-1中扩增获得合成fusaruside的相关基因-3位去饱和酶[Δ3(E)-SD]和10位去饱和酶[Δ10(E)-SD]基因;并通过2A肽策略构建两种基因的共表达载体,转化到毕赤酵母GS115中进行双酶的诱导表达;对诱导后的毕赤酵母菌体进行甲醇和二氯甲烷的处理后,经高效液相色谱质谱联用仪(HPLC-MS)检测其中产物变化。结果:3位去饱和酶和10位去饱和酶在毕赤酵母中成功共表达,SDS-PAGE显示3位去饱和酶分子量约为48kDa,10位去饱和酶分子量约为65kDa; HPLC-MS显示重组酵母可以产生fusaruside。结论:与fusaruside原产菌株镰刀菌相比,该酵母菌的发酵时间更短、产量更高,为fusaruside的进一步开发与应用奠定基础。     

新型重组毕赤酵母产人胰岛素前体的表达工艺研究

以毕赤酵母为异源表达宿主合成人胰岛素前体,在实验室研究和工业生产中已有广泛应用。目前研究主要使用天然甲醇诱导型AOX1启动子,以甲醇为单一基础碳源进行胰岛素前体的诱导发酵生产。但在毕赤酵母高密度发酵生产过程中,甲醇代谢过程耗氧大、产热高,补料控制工艺复杂,限制了发酵生产的放大。基于前期对启动子AOX1的转录调控设计研究,提出以人工设计的高效组成型转录调控器件CSAD_5驱动胰岛素前体基因表达,开发了以葡萄糖为碳源的发酵生产工艺,以解决甲醇体系中的产热、耗氧及工艺控制问题。在此基础上,通过增强筛选压力提高异源基因拷贝,获得了一株胰岛素前体高表达重组毕赤酵母,利用优化的培养工艺在5L反应器水平发酵生产,胰岛素前体产量在108h达到1. 85g/L,为目前报道以葡萄糖为碳源,生产人胰岛素前体的最高水平,为胰岛素前体的工业生产及毕赤酵母的应用提供了新的思路和方法。     

米曲霉酸性蛋白酶基因在毕赤酵母中的异源表达及酶学性质

酸性蛋白酶作为一类重要的天冬氨酸蛋白酶,被广泛应用于食品、医药和皮革等领域。为推动酸性蛋白酶的研究及应用,通过对发酵豆制品样品进行宏基因组测序,从中获得米曲霉酸性蛋白酶基因pepA,在毕赤酵母GS115中进行异源表达,并对重组酶PepA进行酶学性质分析。结果显示毕赤酵母发酵上清液中酸性蛋白酶的活性为50.62 U/mL。SDS-PAGE验证PepA的分子量约为50 kDa,且发酵上清液几乎无杂蛋白。PepA的最适pH值为4.5,最适温度为50℃,Mn~(2+)和Cu~(2+)对其具有激活作用,而Fe~(3+)、Fe~(2+)与Ca~(2+)则具有抑制作用。上述研究结果可为米曲霉酸性蛋白酶的异源表达及其相关工业应用提供指导。     

异柠檬酸脱氢酶基因调控对拉格酵母抗自溶性能的影响

啤酒酵母的自溶会影响啤酒的风味和品质,对酵母自溶的调控是工业啤酒生产的迫切需求。前期在啤酒酵母自溶的研究中发现柠檬酸循环相关基因对酵母自溶有较大影响。为探究柠檬酸循环中异柠檬酸脱氢酶基因调控对自溶的影响,在典型拉格啤酒酵母(Saccharomyces pastorianus H.)Pilsner中对IDP1和IDP2基因进行了破坏和过表达。结果发现IDP1基因的破坏能提高酵母的抗自溶能力,自溶96 h抗自溶指数为8.40,比原始菌提高了1.5倍。IDP1基因的破坏提高还原型辅酶Ⅱ(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)的供应,NADPH/NADP^(+)的比值为1.94,发酵结束时胞内ATP水平比原始菌提高1.8倍,活性氧(reactive oxygen species,ROS)相比原始菌减少10%。IDP2基因的缺失造成酵母快速自溶和NADPH供应的减少,自溶96 h抗自溶指数为4.03,NADPH/NADP^(+)的比值为0.89。发酵结束时胞内ATP水平相比原始菌减少8%,ROS是原始菌的1.3倍。本研究进一步阐释了柠檬酸循环相关基因对酵母自溶的调控机理,为选育自溶性能可控的优良酵母提供了理论基础。