3-氰基吡啶水合酶产生菌的筛选及其酶形成条件

应用富集培养和梯度底物浓度定向筛选技术,从长期被腈化物污染的土壤中筛选到一株产 3-氰基吡啶水合酶(3-cyanopyridine hydratase)活性较高的马红球菌(Rhodococcus e-qui)SHB-121.研究了该菌3-氰基吡啶水合酶的最适形成条件.在最适条件下,酶的比活力达5.3u/mg干细胞,比在初筛条件下的酶活力提高95倍,而在其细胞内共存的尼克酰胺(烟酰胺)水解酶活力很低.     

3-氰基吡啶水合酶的反应条件及影响因子

研究了芳腈水合酶催化水合3-氰基吡啶生成尼克酰胺的反应条件及影响因子.酶反应的最适pH为8.0,最适温度为25℃.酶在pH8.5于25℃保温4小时或在25—30℃于pH8.0保温3小时是稳定的.反应液中加入Fe~(3 )(1.5 mmol/L)可使酶活力增加 50%,而加入NH_4~ (300 mmol/L)则使酶活降低了67%.Ag~ 和 Hg(2 )”强烈地抑制酶反应活性,在浓度均为 5mmol/L时,抑制率分别为99.7%和100%.NaCN(50 mmol/L)和苯甲腈(100 mmol/L)对酶活性的抑制率分别为78%和85%.该酶作用于 3-氰基吡啶的Km为62.5 mmol/L,V_(max)为85.8 μmol·min~(-1)·mg~(-1).     

3-氰基吡啶水合酶的反应条件及影响因子

研究了芳腈水合酶催化水合3-氰基吡啶生成尼克酰胺的反应条件及影响因子.酶反应的最适pH为8.0,最适温度为25℃.酶在pH8.5于25℃保温4小时或在25—30℃于pH8.0保温3小时是稳定的.反应液中加入Fe~(3+)(1.5 mmol/L)可使酶活力增加 50%,而加入NH_4~+(300 mmol/L)则使酶活降低了67%.Ag~+和 Hg(2+)”强烈地抑制酶反应活性,在浓度均为 5mmol/L时,抑制率分别为99.7%和100%.NaCN(50 mmol/L)和苯甲腈(100 mmol/L)对酶活性的抑制率分别为78%和85%.该酶作用于 3-氰基吡啶的Km为62.5 mmol/L,V_(max)为85.8 μmol·min~(-1)·mg~(-1).     

产芳香腈水解酶的恶臭假单胞菌Pseudomonas putida CGMCC3830的筛选、鉴定及发酵优化(英文)

近年来微生物腈水解酶水解腈类化合物制备有机酸已逐步受到关注。本研究分离到一株表现出较高腈水解酶活力的细菌菌株,通过形态学、生理生化实验以及16S rRNA基因序列分析将其鉴定为恶臭假单胞菌Pseudomonas putida CGMCC3830。结合单因素及响应面法对该菌株产腈水解酶的发酵条件进行了优化,获得最适培养条件为:甘油13.54 g/L,胰蛋白胨11.59 g/L,酵母粉5.21 g/L,KH2PO4 1 g/L,NaCl 1 g/L,脲1 g/L,初始pH 6.0及培养温度30℃。通过优化,酶活由2.02 U/mL提升至36.12 U/mL。对该菌株底物特异性的考察结果表明,恶臭假单胞菌腈水解酶对芳香族腈类化合物具有较高的水解活力。将其应用于烟酸的生物合成中,2 mg/mL游离细胞能90 min内将20.8 g/L 3-氰基吡啶彻底转化,制备得到相应烟酸。这些结果表明恶臭假单胞菌P.putida CGMCC3830在烟酸的规模化生产中具有一定的应用潜力。     

3-氰基吡啶水合酶产生菌的筛选及其酶形成条件

应用富集培养和梯度底物浓度定向筛选技术,从长期被腈化物污染的土壤中筛选到一株产 3-氰基吡啶水合酶(3-cyanopyridine hydratase)活性较高的马红球菌(Rhodococcus e-qui)SHB-121.研究了该菌3-氰基吡啶水合酶的最适形成条件.在最适条件下,酶的比活力达5.3u/mg干细胞,比在初筛条件下的酶活力提高95倍,而在其细胞内共存的尼克酰胺(烟酰胺)水解酶活力很低.     

3-氰基吡啶水合酶的纯化及性质

马红球菌(Rhodococcus equi)SHB-121胞内3-氰基吡啶水合酶经硫酸铵分级沉淀、DEAE-cellulose DE52和羟基磷灰石柱层析并经过Sephadex G-25处理,得到了聚丙烯酰胺凝胶电泳均一的3-氰基吡啶水合酶,纯化了31倍。该酶由一条肽链组成,其分子量为30kD,等电点为4.1。3-氰基吡啶水合酶能催化3-氰基吡啶水合生成尼克酰胺。酶反应最适pH为8.0,最适温度为30℃。Ag~+、Hg~(2+)、Cu~(2+)及NH_4~+对酶活力有强烈抑制作用。当以3-氰基吡啶为底物时,其K_m为0.1mol/L。NaCN为该酶反竞争性抑制剂,其K_I为5mmol/L。     

3-氰基吡啶水合酶的纯化及性质

马红球菌ＳＨＢ－１２１胞内３－氰基吡啶水合酶经硫酸铵分级沉淀、ＤＥＡＥ－ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ＤＥ５２和羟基磷灰石柱层析并经过Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ－２５处理,得到了聚丙烯酰胺凝胶电泳均一的３－氰基吡啶水合酶,纯化了３１倍。该酶由一条肽链组成,棋 分子量为３０ｋＤ,等电点４．１,３－氰基吡啶水合酶能催化３－氰基吡啶水合生成尼克酰胺。酶反应最适ＰＨ为８．０,最适温度为３０℃,Ａｇ＾＋、Ｈｇ＾２＋、Ｃｕ＾     

对羟基苯乙腈水解酶产生菌的筛选及产酶条件研究

以对羟基苯乙腈为唯一氮源,从土壤中筛选到5株腈水解酶产生菌。在初筛的过程中,用薄板层析（TLC）对细胞转化液定性检测,高效液相色谱法（HPLC）定量分析。考察了培养时间、不同碳源对细胞酶产量的影响及在反应过程中金属离子对细胞酶产量的影响,实验结果发现,培养时间在70h左右时细胞酶产量最高,以葡萄糖为碳源质量,质量浓度在12．5～15g／L附近酶产量最高。Cu^2＋对细胞酶活力具有非常强烈的抑制作用,Co^2＋、Hg^2＋、Ni^2＋等对细胞酶活力具有明显的抑制,而Ba^2＋、Mg^2＋具有较明显的促进作用,但在高浓度下促进作用减弱。     

全细胞高通量筛选α-氨基酸酯水解酶突变体的方法

【目的】建立高效敏感的高通量筛选方法,用于筛选头孢克洛合成活性提高或热稳定性提高的α-氨基酸酯水解酶。【方法】根据头孢克洛在碱性条件下水解生成的衍生物在340 nm处有特征吸收峰的原理,制作出标准曲线。采用全细胞96孔板紫外分光光度法高通量测定α-氨基酸酯水解酶突变体的头孢克洛合成活性。【结果】头孢克洛含量与△A340?405在(0.1?0.6)×10?3 mol/L浓度范围内有良好的线性关系,服从朗伯-比尔定律,平均回收率为99.8%?101.3%。一轮定点饱和突变产生的2 300个克隆经该方法的筛选,获得3株kcat提高40%以上,4株半失活温度较野生型提高5°C以上的突变体酶。【结论】该方法准确可靠,每天筛选量可达到2 000个反应,达到高通量筛选的要求。     

(3R)-2-羧乙基-3-氰基-5-甲基己酸乙酯水解酶产生菌的筛选与产酶条件优化

以2-羧乙基-3-氰基-5-甲基己酸乙酯为唯一碳源,采用手性气相法检测,筛选到一株能产对映选择性水解酶的假单胞菌Pseudomonas CGMCC No.4184.该菌产的水解酶能优先水解R型底物产生(3R)-2-羧乙基-3-氰基-5-甲基己酸,产物对映体过量值达到90%以上.对菌株Pseudomonas CGMCC ...     

高通量筛选高产酪氨酸的酿酒酵母菌株

酪氨酸是重要的芳香族氨基酸,自身不仅具有重要的营养价值,也是合成香豆素类化合物和黄酮类化合物的重要前体。文中以实验室前期构建的一株解除了酪氨酸反馈抑制的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae LTH0 (ARO4K229L,ARO7G141S,Δaro10,Δzwf1,Δura3) 为出发菌株,异源表达甜菜黄素合成基因DOD和CYP76AD1,使酿酒酵母产生黄色荧光。然后利用紫外诱变和常压室温等离子体 (Atmospheric and room temperature plasma,ARTP) 诱变相结合的方法对上述菌株进行随机诱变,并通过流式细胞仪筛选荧光强度显著提高的突变株。其中突变株LTH2-5-DOD-CYP76AD1在激发波长485 nm、发射波长505 nm处荧光强度为 (5 941±435) AU/OD,比诱变前提高了8.37倍。对诱变后荧光强度提高较多的14株突变株进行发酵生产酪氨酸,胞外酪氨酸产量最高为26.8 mg/L,比出发菌株提高了3.96倍。进一步异源表达约翰逊黄杆菌Flavobacterium johnsoniae来源的酪氨酸解氨酶FjTAL,对香豆酸产量达到119.8 mg/L,比出发菌株LTH0-FjTAL提高了1.02倍。     

基于PTP转运蛋白的瓜氨酸利用菌株高通量筛选策略及其应用评估

【目的】为降低发酵体系中氨基甲酸乙酯前体物瓜氨酸的浓度,建立基于PTP (putative transport protein)转运蛋白的瓜氨酸利用菌株高通量筛选策略,对不同样品中的瓜氨酸利用菌株进行分离、筛选和鉴定,并对其胞外瓜氨酸利用能力进行比较和分析。【方法】通过对瓜氨酸转运蛋白PTP的氨基酸序列进行比对分析,确定其保守区域,并通过设计获得简并引物,结合溴甲酚紫变色圈法、简并引物菌落PCR和二乙酰一肟显色法,建立瓜氨酸利用菌株的高通量筛选策略。【结果】设计出一对可用于筛选瓜氨酸利用菌株的简并引物,利用建立的高通量筛选策略从环境中分离获得65株具有瓜氨酸利用能力的菌株,其中Levilactobacillus brevis PC4可在4 h内消耗体系中91.08%的瓜氨酸。对分离菌株PTP编码基因在基因组中的位置进行分析发现,Latilactobacillussakei等4株菌的PTP编码基因都位于arc基因簇内,表明PTP蛋白的功能与分离菌株的瓜氨酸代谢途径密切相关。【结论】PTP蛋白是菌株胞外瓜氨酸利用的重要功能蛋白,基于PTP编码基因设计的高通量筛选策略可用于高效地从环境中分离...     

复合酶产生菌的筛选及其在烟叶醇化中的应用

从进口烟叶表面分离筛选出5株产复合酶的菌株,其中菌株HY-2能产多种复合酶,且活性相对较高,通过生理生化及16SrDNA序列分析,鉴定该菌株为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。利用该菌株配制成的生物制剂（编号MR—HY）,分别采用回潮控温控湿及直接添加的方式在烟叶醇化中进行应用。结果表明,采用回潮控温控湿方式,生物制剂能在短时间内快速作用烟叶中组分,可使得烟叶糖氮比、糖碱比更趋于协调,品质得到一定的提升;采用直接添加方式也能有效的加速烟叶醇化过程,同时烟叶的香气量增加,香气质感变好,杂气及刺激降低。可见,通过添加该菌株配制的生物制剂能有效的改善烟叶醇化过程,有较好的应用空间。     

High-throughput screening for biocatalysts

Recent progress in high-throughput enzyme assays includes new examples of fluorogenic and chromogenic substrates, fluorescence resonance energy transfer substrates, and applications of the pH and pM indicator methods. Recent developments of Horeau's pseudo-enantiomer derivatisation method to screen enantioselectivities in high-throughput have also been reported.     

常压室温等离子体诱变高通量筛选N-乙酰氨基葡萄糖高产突变株

采用新型常压室温等离子体(ARTP)诱变产N-乙酰氨基葡萄糖工程菌BSGN6,并应用显色法和96孔板培养方法筛选N-乙酰氨基葡萄糖高产突变株.研究表明显色反应时添加四硼酸钾溶液1 μL、PDABA 125 μL、反应时间5 min、反应温度96 ℃时,N-乙酰氨基葡萄糖检测的准确度最高.通过多轮ARTP诱变及高通量筛选最终获得突变株(4A12),3L罐发酵GlcNAc产量达到36.14 g/L,较出发菌株(BSGN6)提高了65.32％.经过50次传代后性状稳定.ARTP诱变技术作为获得产N-乙酰氨基葡萄糖高产菌株的有效途径,与分子生物学手段相比,本方法更加快捷高效.     

Nisin高产菌株的高通量筛选

【目的】乳酸链球菌素(nisin)是一种天然生物活性抗菌肽,对包括食品腐败菌和致病菌在内的许多革兰氏阳性菌具有强烈的抑制作用,而用作食品的防腐剂。本研究通过建立高通量筛选方法,实现高效快速省力的高产菌株筛选,为工业上筛选高产菌株提供研究方案。【方法】通过对Lactococcus lactis ATCC11454菌株进行紫外诱变,获得2511株突变株。利用Biomek FXP自动工作站建立96微孔板的高通量筛选方法,突变株经高通量挑选、菌种培养及菌液稀释后,加入到生长至对数中期的藤黄微球菌中,采用改进后的比浊法快速检测nisin生物活性。用此方法对突变株进行初筛、复筛后可得到nisin高产菌株,并通过摇瓶发酵评估高通量筛选方法。【结果】确定比浊法检测的条件为:nisin活性稀释在10–25 IU/m L范围内,与藤黄微球菌反应2 h后检测藤黄微球菌的菌体量(OD600)。2511株突变株经过2轮高通量筛选,最终获得约50株产量提升的菌株,对其中8株进行摇瓶精确测量,显示产量均有提高,并且其中一株产量提升了30%,成功建立了高通量筛选nisin高产菌株的方法。【结论】利用比浊检测法,在其基础上成功建立高通量筛选高产nisin菌的方法,经过初筛复筛,整个周期由1人耗时5 d即可完成2511株突变株的筛选工作。相较于传统的选育方法,高通量筛选具有快速、稳定、高效的特点,提高了筛选效率,缩短了选育周期,是工业上筛选高产nisin菌的有效手段。     

采用酶液活性测定法快速筛选及构建石油烃高效降解菌系

快速筛选复杂有机物降解微生物混合菌系,在污染物治理过程中具有重要的实践意义.本研究首次尝试利用MicroResp^TM技术分析微生物酶液活性的方法,快速标定高效降解菌及混合菌系的石油烃降解能力,并采用传统的摇瓶培养检测法予以验证.通过微生物胞内、胞外及混合酶液的活性分析,考察了不同酶系(胞外、胞内及混合酶液)、菌系对石油烃分子的降解情况.结果表明: 结合MicroResp^TM技术的酶液活性测定法能够快速检测石油烃代谢酶系的降解能力,其灵敏度好、通量高,与传统的菌株摇瓶培养方法的检测结果基本一致.其中,7株菌株的120种全组合菌系活性测定试验在12 h周期内1次完成.筛选周期由传统摇瓶培养所需的7 d缩短10倍以上.以酶活性测定结果为指导设计的复配菌系具有较高的降解效率,最高石油烃降解率达(56.1±1.6)%.表明本筛选方法精度高、通量高,可用于石油烃降解功能菌系的构建.     

高产吡咯喹啉醌扭脱甲基杆菌的高通量选育

吡咯喹啉醌(PQQ)是一种细菌脱氢酶的辅酶,具有促进机体生长、调节机体自由基水平等功能,应用于食品、医药等领域。由于化学合成法成本较高,微生物发酵法生产PQQ受到关注。目前,发酵法生产PQQ产量较低,限制了其工业应用。然而,由于对PQQ菌株的合成与调控机制尚缺乏深入理解,以及对野生型菌株缺乏必要的基因工程改造手段,目前采用代谢工程强化PQQ合成菌株还缺乏相关基础。因此,本研究以扭脱甲基杆菌Methylobacterium extorquens I-F2为研究对象,整合常压室温等离子体诱变、流式细胞术分选和高通量筛选策略,对样品制备和流式分选过程进行优化,最终筛选出一株PQQ高产突变菌株1-C6,PQQ产量比出发菌株I-F2提高98.02%。本文所述的流式细胞术结合高通量筛选方法能简单、快速地获得高产突变菌株,相比于基因工程改造和传统筛选方法,具有提升效果明显且易于实施等优势。     

High-throughput screening of SARS-CoV-2 main and papain-like protease inhibitors

The global COVID-19 coronavirus pandemic has infected over 109 million people, leading to over 2 million deaths up to date and still lacking of effective drugs for patient treatment. Here, we screened about 1.8 million small molecules against the main protease (M^pro) and papain like protease (PL^pro), two major proteases in severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2 genome, and identified 1851M^pro inhibitors and 205 PL^pro inhibitors with low nmol/l activity of the best hits. Among these inhibitors, eight small molecules showed dual inhibition effects on both M^pro and PL^pro, exhibiting potential as better candidates for COVID-19 treatment. The best inhibitors of each protease were tested in antiviral assay, with over 40% of M^pro inhibitors and over 20% of PL^pro inhibitors showing high potency in viral inhibition with low cytotoxicity. The X-ray crystal structure of SARS-CoV-2 M^pro in complex with its potent inhibitor 4a was determined at 1.8 Å resolution. Together with docking assays, our results provide a comprehensive resource for future research on anti-SARS-CoV-2 drug development.     

农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化及高效筛选聚苹果酸高产菌株

建立根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法及T-DNA突变库,高效筛选聚苹果酸高产菌株及功能基因。通过含潮霉素和草铵磷抗性基因的农杆菌转化出芽短梗霉,抗性压力筛选及PCR验证建立根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法,结合发酵液p H与聚苹果酸含量响应变化,微孔板高效筛选高产聚苹果酸的T-DNA插入突变株,基因组步移确定T-DNA插入位点及功能基因。结果获得遗传稳定的抗性基因菌株,每107个细胞可获得80-120个转化子,出芽短梗霉H27号T-DNA突变株聚苹果酸摇瓶发酵产量提高24.5%,基因组步移证实糖酵解途径磷酸甘油酸变位酶基因被破坏。成功建立了根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法和T-DNA插入突变库,结合高效筛选方法为聚苹果酸合成功能基因挖掘及高产机制解析奠定基础。