乳酸菌食品级nisin控制的基因表达系统NICE

乳酸菌安全应用于人们的生产和生活已有上千年的历史,是一种食品级的微生物。在过去二十年里,其生理及遗传学特性已被彻底研究。由于其遗传可行且操作简单,乳酸菌除了其传统应用外已被广泛用于表达异源基因,在食品、农业及医药工程领域具有重要的应用前景。人们已开发了一系列乳酸菌食品级基因表达系统。本文主要介绍了乳酸菌,重点是其模式菌Lactococcus lactis最常见的食品级诱导表达系统--nisin控制的基因表达系统NIC E及其食品级诱导物nisin、食品级的宿主及表达载体系统,以及NICE系统在表达异源基因方面的应用。     

乳酸菌食品级载体选择标记

食品级载体不依靠抗生素抗性基因作为选择标记,因而更为安全。近年来,人们已构建了多种乳酸菌的食品级克隆载体。这些食品级克隆载体是在显性选择标记和互补选择标记的基础上建立的。最近提出了第三种新的方法。该就这三种食品级载体选择标记的功能、分子机制及应用前景作了简明的介绍。     

乳酸菌食品级基因表达系统

酸菌是一类重要工业菌株。最近,乳酸菌遗传学和分子生物学的研究取得长足进步,导致发展了乳酸菌食品级基因表达系统。通过介绍乳酸菌食品级基因表达系统的基本要求、食品级选择性标记、食品级诱导物及该系统的研究进展,展示了乳酸菌食品级基因表达系统的建立对研究乳酸菌的基因表达调控和它的深层次的开发利用所具有的重要意义。     

生物转化生产D-塔格糖的食品级菌种选育及L-阿拉伯糖异构酶的克隆表达

L-阿拉伯糖异构酶(L-arabinose isomerase,L-AI)是一种可以催化D-半乳糖为D-塔格糖的胞内异构化酶。随着塔格糖在食品工业中越来越广泛的应用,能够将半乳糖转化为塔格糖的食品级微生物以及食品级来源的L-AI受到更大的关注。文中从各种酸奶制品、泡菜及其他一些食品中采集不同的样品,筛选出1株具有L-AI酶活的食品级菌株,经过生理生化鉴定以及16S rDNA序列测定,确定该菌株为戊糖片球菌,命名为Pediococcus pentosaceus PC-5。以该菌基因组为模板,克隆L-AI基因,并在大肠杆菌BL21成功地异源表达。表达产物经粗提取后,在40℃下加入Mn2+,使D-半乳糖转化为D-塔格糖的转化率为33%。     

食品级乳酸菌表达系统研究进展

乳酸菌表达系统是近几年发展起来的食品级高效表达系统。乳酸菌具有益生菌特征,因此该表达系统与其他细菌表达系统相比有很多优点。介绍了糖诱导表达系统、噬菌体Φ31爆发式诱导的表达系统、乳链球菌素调控表达系统、温控表达系统等的研究进展,以及这些系统的应用前景。     

乳酸乳球菌食品级表达载体的研究进展

乳酸乳球菌（L.lactis）是乳球菌属中最重要和最典型的一个种,在食品工业中应用广泛,被公认为安全的（generally regards as safe,GRAS）食品级微生物。以乳酸乳球菌作为宿主菌,构建表达载体用来表达异源蛋白和酶,逐渐成为食品工业、生物制药和疫苗研究的热点。近年来,乳酸乳球菌的分子微生物学研究取得了重大进展,这为表达载体的构建奠定了基础,一些具有不同用途的乳酸乳球菌基因表达载体已经构建,用来表达抗原蛋白、细胞因子和生物酶等。其中,以来源于食品级微生物的DNA片段构建的食品级表达载体引起人们的关注。     

乳酸乳球菌食品级诱导表达系统的构建及异源蛋白的表达

以α-aga基因为食品级选择标记构建了乳酸乳球菌食品级高效诱导细胞内和细胞壁锚定表达系统,并用这一表达系统表达了铜绿假单胞菌融合外膜蛋白基因OprF/H。首先以pRAF800和pNZ8048构建了含有α-aga、PnisA-MCS-TpepN和θ复制子的乳酸乳球菌食品级细胞内诱导表达载体pRNA48,再以pRNA48和pVE5524为出发载体构建了含有α-aga、PnisA-SPUsp45-nucA-CWAM6-t1t2和θ复制子的乳酸乳球菌细胞壁锚定诱导表达载体pRNV48。然后以食品级载体pRNA48和pRNV48为基础,构建了不含抗生素抗性选择标记的铜绿假单胞菌融合外膜蛋白基因的表达质粒pRNA48-OprF/H和pRNV48-OprF/H。利用nisin进行重组乳酸乳球菌菌株的诱导表达,通过SDS-PAGE和Western blot分析,检测到表达蛋白分别占细胞内可溶蛋白的9.6%和细胞壁锚定蛋白的9.8%,表达产物具有免疫原性,可与含OprF/H的乳球菌以及铜绿假单胞菌发生特异性的凝集反应。     

食品级分泌表达载体的构建及报告蛋白在乳酸乳球菌中的表达

为构建乳酸乳球菌食品级分泌表达载体,通过PCR扩增质粒pMG36e的p32启动子片段及乳酸乳球菌MG1363未知分泌蛋白(Usp45)基因的核糖体结合位点、分泌信号肽和成熟肽前11个氨基酸的编码序列(SPusp45),克隆到食品级载体pSH91中,构建食品级分泌性表达载体pSQ;克隆报告基因金黄色葡萄球菌核酸酶(NucA)成熟肽的编码序列nucA到pSQ中分泌信号后,转化乳酸乳球菌MBP71,构建了乳酸乳球菌食品级分泌性表达系统L lactis/pSQ-nucA;通过TB-D法和酶谱法检测L lactis/pSQ-nucA的表达形式、表达量并与以前构建的L lactis/pSQZ-nucA系统表达能力进行比较,结果发现L lactis/pSQ-nucA能够分泌性表达NucA,分泌性表达的NucA量大约是胞内NucA的10倍;L lactis/pSQ-nucA的表达量高于lactis/pSQZ-nucA.为进一步目的蛋白的的分泌性表达及食品级疫苗的研制奠定了基础.     

人铜锌超氧化物歧化酶基因在乳酸乳球菌中的食品级表达

以lacF基因为食品级选择标记,构建了乳酸乳球菌食品级基因表达系统,并进而实现了人铜锌超氧化物歧化酶基因在乳酸乳球菌中的食品级表达。首先构建了含有lacF基因两侧同源DNA序列(0.5kb)的整合型质粒pUCEmDE,通过pUCEmDE与乳酸乳球菌MG5267染色体上单拷贝的乳糖操纵子之间的同源双交换,构建了lacF基因缺失突变的食品级受体菌WZ103 (Lac-),并经PCR及Lac表型检测所验证。然后构建了互补质粒pMG36eF,其lacF基因的表达受组成型的强启动子P32的控制。将其电转化导入WZ103后,Lac+表型得到恢复,表明WZ103中lacF基因的功能可被互补质粒pMG36eF上的lacF基因互补。随后,以互补质粒pMG36eF为基础,构建了不含任何抗生素抗性选择标记的人铜锌超氧化物歧化酶基因的食品级表达质粒pWZ104。通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和SOD活性凝胶染色分析,检测到WZ103(pWZ104)中Cu/Zn SOD的表达,并且具有生物活性。     

产Ⅱ类细菌素乳酸菌群体感应及其应用

群体感应(quorum sensing,QS)是微生物通过感知与细胞密度相关的信号分子的浓度来调控基因表达的一种行为。许多产Ⅱ类细菌素乳酸菌通过自诱导肽介导的QS系统调控其细菌素的合成。本文综述了乳酸菌Ⅱ类细菌素合成的QS调控现象、调控机制、QS系统组分以及QS的应用。产Ⅱ类细菌素乳酸菌QS的研究,必将为揭示发酵调控机理、调控发酵过程提供新的研究平台,为食品级基因表达系统的开发提供新的选择。     

食品级高效诱导表达系统-NICE系统

乳酸菌NICE系统是在乳链菌肽诱导下由nisA启动子控制目的基因表达的,含nisR和nisK的两组分调节系统的高效诱导表达系统。由于NICE系统的诱导剂、宿主菌和载体都是食品级的,其应用前景十分广阔。     

乳酸菌食品级表达载体的研究与应用

乳酸菌是能够发酵糖类产生大量有机酸的革兰氏阳性菌的通称,在发酵食品中有着悠久的应用历史.乳酸菌通常被认为是安全菌株,这些微生物的基因工程操作在食品、医学等方面具有广阔的应用前景.表达载体是基因工程中常用的工具之一,大多数乳酸菌的表达载体通常以抗生素抗性基因作为选择标记,然而抗性基因具有潜在的转移性,因此需要开发食品级表...     

乳酸菌作为药物分子粘膜投递载体的研究进展

乳酸菌是被公认为安全的食品级微生物,广泛地应用于食品生产、保存以及作为益生菌促进人类健康.鉴于发展有效的投递药物分子策略的需要,乳酸菌成为了极有吸引力的用于口服、鼻饲及阴道进行粘膜投递药物分子的活载体.用乳酸菌作为药物分子的投递载体,安全性好,且可直接合成并投递目标蛋白,显著降低药物生产成本.到目前为止,乳酸菌作为粘膜...     

以酿酒酵母为细胞工厂的木质纤维素原料对木糖组分利用的研究进展

<正>年产量巨大的木质纤维素是可再生的生物基产品生产原料。近些年来得到广泛关注。木糖是木质纤维素原料的主要组分,其综合利用对充分利用原料、提高经济效益具有重要意义。食品级酿酒酵母是一种鲁棒性强的细胞工厂。且遗传改造技术相对成熟。文章综述了近年来基于代谢工程策略构建利用木糖产乙醇、木糖醇以及木糖酸产品的酿酒酵母细胞工厂方面的研究工作。     

乳酸乳球菌Nisin抗性基因nisI的克隆及作为筛选标记

情况良好,遗传性能稳定,这表明nisl基因赋予了宿主菌MG1363对Nisin的抗性.[结论]nisl可以作为筛选标记用于食品级表达载体的构建.     

乳酸菌载体pMG36e的应用现状

乳酸乳球菌通用表达质粒pMG36e是一个经典的人工构建的组成型表达载体,是以乳酸乳球菌乳脂亚种蛋白酶基因的转录和翻译信号为基础构建而成的。它包含一个强启动子,能够在多种细菌中表达外源蛋白。已用于研究细菌素作用机制,乳酸菌基因工程菌株的改造以及口服疫苗的开发等,应用领域十分广泛,已成为乳酸菌基因工程研究的重要工具质粒之一。本文主要从载体构成、基因表达与食品级载体改造等三方面的应用对其进行综述,旨在为该质粒今后研究提供资料。     

高抗菌活性乳酸菌拮抗食源性致病菌的研究进展

食源性致病菌严重威胁人类的生命健康。服用抗生素是目前最有效的治疗手段。但不规范使用抗生素,导致耐药性细菌日趋普遍。乳酸菌是公认的食品级安全微生物,因其具有拮抗致病菌、增强免疫功能、加强肠道屏障、平衡肠道菌群等功能而具有良好的应用前景,有望成为下一代安全、稳定、经济的生物抗菌剂,以减少甚至替代抗生素的使用。本文通过阐述乳酸菌抗菌物质、抗菌机制及抗菌功能特性等,以促进乳酸菌的研究和应用。     

食品级惰性粉对三种储藏物害虫生长发育的影响

应用粉剂药膜法,一种食品级惰性粉——4号粉相应剂量处理赤拟谷盗Tribolium castaneum(Herbst)、烟草甲Lasioderma serricorne(Fabricius)、锯谷盗Oryzaephilus surinamensis(Linnaeus)的卵和1龄幼虫,赤拟谷盗、锯谷盗、烟草甲的卵平均孵化率均在97%以上,处理后卵孵化的1龄幼虫平均死亡率均在96%以上;处理3种害虫的1龄幼虫其平均死亡率均在99%以上。结果表明食品级惰性粉对3种试虫卵的孵化率几乎没有影响,但对其1龄幼虫有较好的防治效果。通过混粮法应用正交试验研究发现,惰性粉剂量和小麦含水量对赤拟谷盗F1代防治效果均有显著影响。当小麦处于安全水分时(含水量12%¹4%),10014%),100¹50 mg/kg 4号粉能有效防治赤拟谷盗F1代。     

产蜡酯聚球藻PCC7002的构建

蜡酯是由含C16以上偶碳的高级脂肪酸与高级脂肪醇酯化形成的中性酯, 是一种重要的经济油脂, 被广泛应用于纺织、医药、化妆品和食品等行业。液态不饱和蜡酯还能作为航空航天工业、人工心脏、精密仪器仪表和特种机械等高科技领域专用的润滑剂1,2。目前使用的蜡酯主要来源于动植物及矿石资源, 来源十分有限, 且提取比较困难; 通过化学方法生产蜡酯则存在条件难以控制和产物分离困难等问题。因而, 蜡酯的价格十分昂贵, 这极大地限制了蜡酯的使用。所以, 开发完全以廉价可再生的原料合成的新型蜡酯来替代传统蜡酯成为了工业生产的必然要求。       

乳酸乳球菌基因表达载体系统的研究

乳酸乳球菌（IaCtOCOOCCClaCrts）是乳球菌属（IastOCOCCCS）最重要和最典型的一个种,该菌为兼性厌氧的革兰氏阳性菌,是乳品工业发酵的重要菌类,是在食品及医药工程领域具有重要应用前景的食品级微生物［‘］。乳酸乳球菌中存在大量的染色体外因子（如质粒和噬菌体）,为其分子生物学研究和基因载体系统的发展提供了极好的材料。在近十多年中,随着乳酸乳球菌内源性质粒的去除和电穿孔转基因技术的建立以及乳酸乳球菌各类表达信号的分离和克隆,已建立和发展了一系列具有不同用途的乳酸乳球菌载体和受体系统。这些载体包括基本的…