芽胞杆菌中重组蛋白分泌表达的优化策略及研究进展

芽胞杆菌属具有良好的蛋白表达和分泌能力,在工业酶的生产中被广泛应用,是理想的工业宿主菌,但实现蛋白分泌表达的普遍高效性还存在许多瓶颈。本文综述了芽胞杆菌的蛋白分泌表达策略,从启动子、信号肽、分泌途径、宿主和培养条件这5个方面总结了提高芽胞杆菌中分泌表达重组蛋白的方法,对芽胞杆菌高效生产工业酶有一定的参考价值,最后展望了优化芽胞杆菌分泌表达的研究方向,各种新型生物技术的发展必将推进芽胞杆菌在分泌表达领域有更深入的应用。     

苏云金芽胞杆菌S-层蛋白基因的异源表达及分离纯化

S-层(S-layer)普遍存在于古菌、G~+、G~-菌中,由S-层蛋白所构成细菌S-层结构的生物体中,其功能引起了科学家的广泛关注,但目前S-层的功能大都处于推测阶段。究其原因,是因为外源S-层基因可以造成宿主大肠杆菌的致死效应。本研究将一株苏云金芽胞杆菌的两个S-层蛋白基因(GenBank登录号为AJ012290和AY460125)的3’端序列在大肠杆菌BL21(DE3)中成功进行异源表达,在0.8mmol/LIPTG诱导培养6h时,菌体中包涵体表达量达到最高;并对表达蛋白进行了初步分离纯化,以期为后期利用该纯化蛋白进行抗血清制备,进而对该菌的S-层蛋白在宿主菌中的定位、功能分析打下基础。     

枯草芽孢杆菌表达和分泌异源蛋白的研究进展

枯草芽孢杆菌是一种广泛应用于基础研究和工业生产的重要模式菌株,具有无致病性、蛋白分泌能力强、遗传背景清晰等多种优势,是生产异源蛋白的理想宿主.目前已有诸多异源蛋白在枯草芽孢杆菌中实现表达和分泌,其中包括淀粉酶、β-半乳糖苷酶和蛋白酶等有价值的工业酶.本文从异源蛋白表达和分泌的关键步骤出发,总结了枯草芽孢杆菌生产异源蛋白...     

蛋白激发子PeaT1在枯草芽胞杆菌中的分泌表达及重组菌株提高小麦抗旱和促生的作用

PeaT1是从极细链格孢菌Alternaria tenuissima中分离的一种蛋白激发子,具有促进植物生长和诱导植物产生系统获得抗性的功能,为了实现peaT1基因在枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis中的分泌表达,增加其应用途径,从枯草芽胞杆菌基因组DNA中分别扩增获得P43启动子和nprB基因的信号肽序列,并用SOE (Splicing by over lapping extension) 方法与peaT1基因连接,将连接产物克隆到大肠杆菌-枯草芽胞杆菌穿梭表达载体pHY300-PLK上,构建了重组表达载体pHY43N-peaT1。将重组载体转化枯草芽胞杆菌WB800菌株,SDS-PAGE和Western blotting分析证实,在NprB信号肽的引导下,枯草芽胞杆菌成功分泌表达了PeaT1蛋白。构建的重组菌株能够显著增强幼苗抗旱性,提高小麦株高。     

苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白基因vip3A在枯草芽胞杆菌中的表达

枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis常被用于表达杀虫和抗菌蛋白.为了探讨苏云金芽胞杆菌B. thuringiensis营养期杀虫蛋白基因（vip3A）在枯草芽胞杆菌中的表达情况,促进杀虫防病工程菌构建,将枯草芽胞杆菌168菌株核糖体小亚基S4蛋白基因的启动子与苏云金芽胞杆菌WB7菌株vip3A基因的编码序列连接,插入大肠杆菌Escherichia coli与枯草芽胞杆菌穿梭载体pAD123,得到重组原核表达质粒pADpvip,将重组质粒转化枯草芽胞杆菌标准菌株168和分离自辣椒体内的生防内生枯草芽胞杆菌BS-2菌株中,获得工程菌株.SDS-PAGE分析表明在枯草芽胞杆菌168菌株的部分工程菌株中有约88 kDa大小的VIP条带,而BS-2的工程菌株中未见相应的条带,表明Vip3A蛋白仅在168菌株中表达.生物测定表明有5株168的工程菌株（168vip1-4,6）表现较高的杀虫活性,工程菌株发酵稀释液（约10⁷CFU/mL）处理的小白菜叶片饲喂斜纹夜蛾2龄幼虫72 h的杀虫效果可达87.64%~92.13%,但vip3A基因转入内生枯草芽胞杆菌BS-2中不表现杀虫作用.毒力测定表明168vip2菌株对斜纹夜蛾2龄幼虫72 h的LC₅₀为0.0194 mL/mL.这些结果为进一步研究基因在枯草芽胞杆菌中的表达构建杀虫防病工程菌打下了基础.     

枯草芽胞杆菌基因组删减对异源酶表达影响的研究进展

枯草芽胞杆菌作为一种遗传背景清晰、基因编辑成熟的革兰氏阳性菌,是多种重要工业酶的生产宿主.随着转录组、蛋白质组、代谢组等多组学测序和分析技术的发展,通过合理设计简化枯草芽胞杆菌基因组,减少细胞内冗余的调控和代谢网络,使得细胞更精简且便于控制,展现出了枯草芽胞杆菌作为异源酶表达宿主细胞的应用潜力.本文简要综述了枯草芽胞杆...     

坚强芽胞杆菌主要分泌蛋白的鉴定及其分泌性序列

[目的]坚强芽胞杆菌是一种在自然界普遍存在的益生菌,在对虾养殖中应用较为广泛.为了研究其分泌性蛋白从而为分泌性载体的构建提供理论依据,本文对坚强芽胞杆菌的主要分泌蛋白进行质谱鉴定及分泌性序列的分析.[方法]从本实验室分离保存的1株来自对虾肠道的坚强芽胞杆菌(Bacillus firmus)培养液中获取了分泌性蛋白,进行SDS-PAGE,并对表达量较高的3条蛋白区带进行MALDI-TOF/TOF质谱鉴定及克隆测序,进行生物信息学分析.[结果]鉴定出的蛋白分别是坚强芽胞杆菌几丁质酶(chitinase)、坚强芽胞杆菌肠毒素A(enterotoxin A)和坚强芽胞杆菌BCG9842蛋白(hypothetical protein BCG9842).经在线软件SignaIP 3.0分析,确定chitinase、enterotoxin和BCG9842均存在不同的分泌性信号肽序列bf-43、bf-37和bf-16,通过在线软件PSORT分析表明,bf-43定位于细胞的外膜上,bf-37和bf-16定位于细胞的胞外.[结论]本研究鉴定出了坚强芽胞杆菌的3个主要分泌性蛋白,分析筛选出了3条分泌性序列,为分泌性载体的构建提供理论依据.     

苏云金芽胞杆菌高效表达载体的构建

[目的]通过比较cry1A、cry3A、cry4A和cry8E四个基因的启动子转录活性,筛选出一个强启动子,利用强启动子构建一个苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)高效表达载体.[方法]利用启动子融合lacZ技术检测了4种启动子的转录活性.通过扫描电子显微镜观察晶体、SDS-PAGE、蛋白定量和生物活性测定等方法对新建高效表达载体进行功能验证.[结果]构建了Pcry1A、Pcry3A、Pcry4A和Pcry8E4个启动子融合报告基因lacZ的表达载体,经β-半乳糖苷酶活性分析得知,启动子活性从高到低依次为Pcry8E＞Pcry1A＞Pcry4A＞Pcry3A.选取cry8E启动子,以pHT315作为基础载体构建苏云金芽胞杆菌高效表达载体pHT315-8E21b,将cry1Ac基因连接到pHT315-8E21b和广泛应用的cry3A启动子指导的pSXY-422b上,分别转入无晶体突变株HD-73-,获得菌株HD-8E1Ac和HD-422-1Ac.扫描电子显微镜观察显示,HD-8E1Ac菌株可以形成菱形晶体,说明正确表达了cry1Ac基因.SDS-PAGE分析结合蛋白定量实验表明pHT315-8E21b表达效率高于pSXY-422b.对小菜蛾(Plutella xylostella)的生物活性测定表明HD-8E1Ac菌株对小菜蛾有生物活性,且菌株活性高于HD-422-1Ac.[结论]利用强启动子Pcry8E构建了一个能在Bt中高效表达的穿梭载体pHT315-8E21b,该载体可正确表达cry1Ac基因,其表达效率高于被广泛应用的pSXY422b.     

死亡谷芽胞杆菌研究进展

死亡谷芽胞杆菌(Bacillus vallismortis)是一种好氧、产胞的革兰氏阳性细菌,归类于枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)群,对环境抗逆性强,且具有优良的生物活性,可以被广泛地应用到农业、医药及环境治理等领域。本文从死亡谷芽胞杆菌的亲缘性、抑菌活性、降解活性、生物吸附活性及产酶情况等方面做了总结,为死亡谷芽胞杆菌的进一步研究与应用提供理论依据。     

枯草芽胞杆菌蛋白质表达分泌系统发展及展望

枯草芽胞杆菌作为革兰阳性模式菌株是基础研究和工业应用的常用宿主细胞。介绍了枯草芽胞杆菌中蛋白合成和分泌过程中的重要步骤及重要调控位点。在枯草芽胞杆菌蛋白表达及分泌系统中,可以针对目标基因在体内的转录、翻译、折叠、转运和菌株改造等方面对表达分泌系统进行优化改良,针对不同的目标蛋白,可进行不同优化模块的组装和拼搭,以达到针对目标蛋白产物定制化地提高产量和分泌量的目的。在未来,随着基因编辑和合成生物技术的发展,菌株改良策略的不断优化,枯草芽胞杆菌将会在工业生产蛋白质制品领域发挥更大的应用价值。     

巨大芽孢杆菌表达外源蛋白的特点及其研究进展

巨大芽孢杆菌是一种很有潜力的分泌型基因工程宿主菌,现已广泛应用于工业和学术研究领域。它具有表达率高、遗传稳定、产物可分泌、发酵工艺成熟等优点。本文综述了其自身的优点,表达载体的特点,巨大芽孢杆菌的转化方法,外源蛋白的表达,以及高效表达的策略,并对未来进行展望。     

毕赤酵母外源蛋白分泌途径的研究进展

毕赤酵母作为一种重要的表达外源蛋白的宿主,提高其外源蛋白的分泌量非常有必要。近年来很多学者报道了与毕赤酵母外源蛋白分泌相关的基因、蛋白质,同时毕赤酵母基因组的公布加快了这方面的研究进展。文章根据外源蛋白分泌的途径,分步骤地总结了涉及的基因和蛋白,有利于分析控制蛋白分泌效率的具体步骤,为构建更加高效的毕赤酵母表达系统提供参考。     

Simple and Efficient Method for Heterologous Expression of Clostridial Proteins

Many clostridial proteins are poorly produced in Escherichia coli. It has been suggested that this phenomena is due to the fact that several types of codons common in clostridial coding sequences are rarely used in E. coli and the quantities of the corresponding tRNAs in E. coli are not sufficient to ensure efficient translation of the corresponding clostridial sequences. To address this issue, we amplified three E. coli genes, ileX, argU, and leuW, in E. coli; these genes encode tRNAs that are rarely used in E. coli (the tRNAs for the ATA, AGA, and CTA codons, respectively). Our data demonstrate that amplification of ileX dramatically increased the level of production of most of the clostridial proteins tested, while amplification of argU had a moderate effect and amplification of leuW had no effect. Thus, amplification of certain tRNA genes for rare codons in E. coli improves the expression of clostridial genes in E. coli, while amplification of other tRNAs for rare codons might not be needed for improved expression. We also show that amplification of a particular tRNA gene might have different effects on the level of protein production depending on the prevalence and relative positions of the corresponding codons in the coding sequence. Finally, we describe a novel approach for improving expression of recombinant clostridial proteins that are usually expressed at a very low level in E. coli.     

海绵共生萎缩芽孢杆菌C89 PPTase bap基因的异源表达

【背景】磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(PPTase)催化非核糖体肽合成酶(NRPS)中肽酰载体蛋白(PCP)从无活性的脱辅基形态转化为有活性的全辅基形态,从而启动非核糖体肽类化合物的生物合成。【目的】鉴定贪婪倔海绵共生萎缩芽孢杆菌C89中Sfp型PPTase Bap,验证Bap激活NRPS中PCP的能力。【方法】通过BLAST和氨基酸多序列比对鉴定萎缩芽孢杆菌C89中Sfp型PPTase Bap。将bap基因在sfp基因突变株枯草芽孢杆菌168中异源表达,通过重组菌枯草芽孢杆菌168-bap的代谢物检测非核糖体肽类化合物Surfactin。【结果】Bap为Sfp型PPTase,检测到重组菌枯草芽孢杆菌168-bap中Surfactin的产生。【结论】本研究为海洋萎缩芽孢杆菌中NRPS基因簇的异源表达奠定了基础。     

巴斯德毕赤酵母表达外源蛋白的优化策略

巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统已成为外源蛋白最理想的表达系统之一,诸多的优点体现了其广泛的研究价值和应用价值。综述了P.pastoris表达外源蛋白时在载体选择与利用、外源基因改造、翻译后修饰及表达稳定性等方面的优化策略,以加速其应用。     

巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶基因在枯草杆菌中的高表达

用ＰＣＲ方法从巨大芽孢杆菌的基因组ＤＮＡ中扩增到青霉素Ｇ酰化酶基因,并装载到枯草杆菌质粒ｐＰＺＷ１０３中,将其转化到枯草杆菌ＤＢ１０４中进行了分泌表达,重组菌株产酶无需苯乙酸诱导。在３７℃培养２４ｈ,菌液酶活力可达６ｕ／ｍｌ。１０天的连续传代实验表明重组菌株的稳定性很高。     

纳豆激酶基因在大肠杆菌中的表达及活性分析

目的:构建纳豆激酶基因的表达载体,鉴定其在大肠杆菌中的表达及表达产物的生物活性鉴定.方法:以纳豆芽胞杆菌基因组为模板,PCR技术克隆出纳豆激酶基因的成熟肽序列,分别克隆进具有信号肽的pMAL-p2x及无信号肽pMAL-c2x质粒中,经酶切和测序鉴定其正确性,分别将重组质粒转化至大肠杆菌中表达.结果:成功构建的两组重组质粒在IPTG诱导下,均能分别在37℃及16℃条件下表达出可溶性的融合蛋白,SDS-PAGE胶检测证实重组质粒在大肠杆菌中可表达出相对分子量约76kDa的纳豆激酶蛋白.纤维蛋白平板实验证明两种融合蛋白均有活性,且有信号肽的融合蛋白的酶活较无信号肽的融合蛋白高.结果:成功构建了两组重组纳豆激酶基因的表达质粒,且该两组重组基因在大肠杆菌中可溶性表达并具有生物活性,因此为下一步研究表达产物纳豆激酶的功能、应用和生产奠定了基础.     

枯草杆菌表达系统的研究进展

枯草杆菌由于具有非致病性、分泌蛋白能力强的特性的良好的发酵基础,是目前原核表达系统中分泌表达外源蛋白较理想的宿主。本阐述枯草杆菌基因表达的一般特点、表达载体、表达类型以及分泌表达存在的问题。     

木聚糖酶异源表达的研究进展

木聚糖(xylan)在自然界中的含量极其丰富,在农作物和农林剩余物中大量存在。随着能源资源问题的日益凸显,对木聚糖的应用和研究越来越受到重视。木聚糖酶(xylanase)是可以将木聚糖降解为低聚木糖和木糖的一类水解酶,近年来,为了实现木聚糖酶的高产、高酶活表达,科研工作者做了大量的研究工作,就木聚糖酶异源表达(heterologous expression)的研究进展进行综述。     

拟康氏木霉eg1基因的克隆及在酿酒酵母中的分泌表达

从拟康氏木霉3.3002基因组中克隆了内切葡聚糖酶EGI基因,该基因全长1566 bp,由3个外显子2个内含子组成,编码461个氨基酸.编码蛋白EGI的N端为22aa组成的信号肽,其后依次为催化结构域、连接肽和结合结构域.采用重叠PCR法获得无内含子的内切葡聚糖酶基因eg1,并将其成熟肽编码序列插入酿酒酵母分泌型表达载...