Production of methionine γ- lyase in recombinant Citrobacter freundii bearing the hemoglobin gene

The production of antileukemic enzyme methionine γ-lyase (MGL) in distinctly related bacteria, Citrobacter freundii and in their recombinants expressing the Vitresocilla hemoglobin (VHb) has been studied. This study concerns the potential of Citrobacter freundii expressing the Vitreoscilla hemoglobin gene (vgb) for the methionine γ- liyase production. Methionine γ- liyase production by Citrobacter freundii and its vgb(-) and vgb(+) bearing recombinant strain was studied in shake-flasks under 200 rpm agitation, culture medium and 30 °C in a time-course manner. The vgb(+) and especially the carbon type had a dramatic effect on methionine γ- liyase production. The vgb(+) strain of C. freundii had about 2-fold and 3.1-fold higher levels of MGL than the host and vgb(-) strain, respectively.     

透明颤菌血红蛋白的表达及对基因工程菌的影响

利用已克隆的透明颤菌(Vitreoscilla)血红蛋白基因(vgb),构建了一批复制类型和抗生标记不同的vgb表达载体,并就vgb基因表达及其对几种基因工程大肠杆菌的影响进行了初步研究。实验证明vgb基因的表达具有氧调控特性,在溶氧水平下跌至20％饱和度时迅速合成。Vgb基因的表达产物(Vitreoscilla Hemoglogin,VHb)可促进青霉素酰化酶和TNF、IL-2等基因工程菌在低氧条件下细胞生长和产物表达的状况,由于vgb基因的表达降低了细胞对氧的敏感程度,可望运用它来改善发酵过程中溶氧控制裕度。这些实验结果预示着vgb基因在耗氧生物过程中,如抗生素工业和基因工程菌高密度发酵,有着良好的应用前景。     

利用PCR法扩增透明颤菌血红蛋白基因条件的优化

以透明颤菌染色体基因组DNA为模板,利用PCR技术获取透明颤菌(Vitreoscilla)血红蛋白基因(vgb)。在多聚合酶链式反应中采用碱变性模板与热启动等方法进行透明颤菌血红蛋白基因体外扩增,成功地扩增出约0.5 kb的透明颤菌血红蛋白基因,并对vgb的PCR条件进行了研究。获取理想的目的基因PCR反应的综合参数比十分重要。     

Effect of Vitreoscilla hemoglobin biosynthesis in Escherichia coli on production of poly(beta-hydroxybutyrate) and fermentative parameters

In order to attain high cell density and low cost production of poly(beta-hydroxybutyrate) (PHB), the Vitreoscilla globin gene (vgb) was introduced into a novel recombinant strain, Escherichia coli VG1 (pTU14). Experiments showed that the expression of vgb was under the regulation of dissolved oxygen (DO) in broth and the introduction of vgb in VG1 (pTU14) induced the parent promotion effect on cell growth and PHB accumulation, especially under low DO conditions. Further experiments indicated that the introduction of vgb in VG1 (pTU14) not only decreased the critical oxygen concentration, but also affected the volumetric oxygen transfer coefficient of the recombinant strain.     

顶头孢霉pcbAB-pcbC双向启动子区域的克隆与应用

用PCR方法从丝状真菌顶头孢霉中克隆出全长 1 3kb的pcbAB_pcbC双向启动子DNA片段 ,通过转化子对博莱霉素的抗性证明了该启动子在顶头孢霉中的双向启动功能。另外 ,利用所克隆的pcbAB_pcbC双向启动子构建了一个用于顶头孢霉转化的质粒pYG13,并成功地将该质粒转化入顶头孢霉。pYG13含有博莱霉素抗性基因和透明颤菌血红蛋白基因 (vgb) ,Southern杂交和CO结合实验分析显示vgb整合到顶头孢霉的基因组DNA中并表达了有活性的透明颤菌血红蛋白。     

Vgb在大肠埃希菌中表达及生物活性的研究

目的将vgb克隆到大肠埃希菌表达载体pQE-30中,研究vgb表达产物对细胞摄氧能力的影响。方法利用PCR和基因重组技术克隆vgb与大肠埃希菌表达质粒pQE V,大肠埃希菌转化采用CaCl2法,VHb活性分析采用CO示差光谱法。结果克隆了vgb和重组质粒pQE V,vgb基因在大肠埃希菌中获得表达,在A420 nm处达到典型吸收峰。结论 vgb在大肠埃希菌中表达产物加强了对氧的摄取能力,对解决细胞高密度发酵培养中氧需矛盾、促进代谢产物的产率具有非常重要的应用价值。     

在兽疫链球菌中表达vgb基因和HA合成基因提高透明质酸产量

透明质酸(HA)是一种在医药及化妆品领域具有广泛应用的天然粘多糖。兽疫链球菌(Streptococcuszooepidemicus)是工业上生产透明质酸的菌种之一。透明颤菌血红蛋白(VHb)具有增强细胞摄氧的作用。对生产透明质酸的兽疫链球菌进行了基因改造:将兽疫链球菌HA的合成基因hasABC以及合成透明颤菌血红蛋白的vgb基因(Vitreoscillahemoglobingene,vgb)分别或同时插入阳性菌表达质粒pEU308中,通过电转化导入兽疫链球菌中。通过一氧化碳(CO)差光谱检测到了VHb的表达。在摇瓶实验中,同时带有hasABC和vgb基因的重组菌比野生菌的透明质酸产量提高了30％。而在发酵罐中,带有这2个基因的重组菌的透明质酸产量达到了6．9g／L,高于重组菌5．5g／L的产量。实验结果表明,vgb基因的存在促进了细胞的生长,hasABC操纵子的过表达增强了透明质酸的合成。首次将VHb导入兽疫链球菌中,获得了表达,并证明其对菌体生长及透明质酸合成有促进作用。通过研究,VHb将可以在阳性菌中获得更广泛的应用。     

在链霉菌中表达透明颤菌血红蛋白需要异源启动子

构建了质粒pIJ4083Mpro、pIJ4083\|pro\,pWLD8和pFW3。在浅青紫链霉菌TK24中,启动子探针质粒pIJ4083上的邻苯二酚双加氧酶基因(xylE)不能被透明颤菌血红蛋白基因(vgb)的启动子带动转录,表明vgb启动子在链霉菌中无作用。TK24中,pWLD8和pFW3均能表达透明颤菌血红蛋白(VHb),pWLD8上可能是由Plac带动vgb的表达;pFW3上vgb基因去掉了非必要部分,克隆在PCR扩增得到的glnA启动子下游,两者连成嵌合基因。     

透明颤菌血红蛋白基因的研究与应用

总结了近 15年来透明颤菌血红蛋白的研究结果 ,包括它的分布、结构、功能、合成等分子生物学以及在基因工程中的应用。透明颤菌的血红蛋白是 2 0世纪 70年代被发现的 ,由于它具有结合氧的特性 ,可使透明颤菌这一专性好氧的革兰氏阴性菌在贫氧环境中生长。透明颤菌血红蛋白是同型二聚体形式的可溶性血红蛋白分子 ,每分子透明颤菌血红蛋白由两个分子量为 15 775的亚基和两个b型血红素组成。透明颤菌血红蛋白的功能是为透明颤菌强大的呼吸膜增加氧的流量。完整的有功能的血红蛋白由血红蛋白亚基和血红素组成 ,血红蛋白亚基由基因vgb编码 ,血红素由生化代谢合成。透明颤菌血红蛋白基因在野生透明颤菌中是以单拷贝的方式随染色体一起复制表达的。透明颤菌血红蛋白基因已经被克隆和测序。同时也讨论了将透明颤菌血红蛋白基因整合到异源宿主菌中增加重组蛋白产量和发酵产量方面的研究。最后 ,概述了当透明颤菌血红蛋白在植物中表达时 ,转基因植物表现出生长增加以及代谢物产量发生变化的情况。     

转vgb基因油菜的耐涝性

油菜是我国重要的油料作物和蛋白质饲料作物,涝害严重影响了我国油菜产业的发展,提高油菜的耐涝能力对于我国油菜可持续发展具有非常重大的意义。本研究采用PCR、Southern杂交等方法对转vgb基因油菜植株进行鉴定,15 d淹涝实验结果显示,转基因油菜的超氧化物歧化酶、丙二醛和脯氨酸含量在淹涝前后的变幅显著低于对照。对淹水后的农艺性状进行调查,转vgb基因的油菜相比较对照抗涝性明显得到增强,证明vgb基因在油菜中的表达对油菜的抗涝性具有显著作用。     

整合型vgb基因载体的构建和研究

运用染色体-质粒同源基因重组的方法将外源Vitreoscilla血红蛋白基因(vgb)整合在大肠杆菌JM105染色体的苏氨酸操纵子位置上,构建单拷贝的vgb表达载体VGl。VGl保持了vgb基因的生理功能,可在低氧条件下表达Citreoscilla血红蛋白使细胞适应贫氧环境;同时它克服了以质粒作为表达载体时vgb基因剂量和表达量过高带来的生理负担,因此可作为一种适于高密度培养的基因工程宿主菌。实验结果还显示vgb基因的表达使VGl与普通大肠杆菌相比在低氧条件下仍能维持较高的呼吸强度,说明vgb基因产物参与了细胞处于低氧水平时的代谢过程。     

Genetic engineering of Serratia marcescens with bacterial hemoglobin gene: effects on growth, oxygen utilization, and cell size

The bacterial hemoglobin from Vitreoscilla has been shown to increase growth yield and yield of genetically engineered product in Escherichia coli. To test the generality of this phenomenon, the approximately 560-bp bacterial (Vitreoscilla) hemoglobin gene (vgb) (including the native promoter), cloned into the vector pUC8 in two constructs containing about 1650 and 850 bp, respectively, of Vitreoscilla DNA downstream of vgb, was transformed into Serratia marcescens. After several transfers of the transformants on selective media, both plasmids became stable in this host and the resulting strains produced hemoglobin. Both transformants were compared, regarding growth in liquid Luria-Bertani (LB) medium, with untransformed S. marcescens and S. marcescens transformed with pUC8. The vgb-bearing strains had about 5 times lower maximum viable cell numbers than the strains without hemoglobin, but the former also had late log or early stationary phase cells that were 5-10 times larger than those of the latter. Further, on a dry cell mass basis the presence of vgb inhibited cell growth in liquid media. In contrast, growth of the vgb-bearing strains on LB plates based on cell mass (determined from colony size) was markedly enhanced compared with that of the pUC8 transformant. Respiration of the vgb-bearing strains was lower than that of the strains without vgb on a cell mass basis. These results show that the presence of vgb can have idiosyncratic effects and is not always an aid to cell growth so that its use for genetic engineering must be tested on a case by case basis.     

透明颤菌vgb基因在脱氮假单胞菌中的表达及对维生素B12合成的碳中心代谢流分析

在为维生素B₁₂生产菌株脱氮假单胞菌确立合适的接合转移操作条件的基础上,通过单交换的方式,将vgb基因整合到脱氮假单胞菌染色体上,获得了vgb重组菌株Pvgb-16,并通过¹³C同位素标记实验,探索VHb蛋白对脱氮假单胞菌碳中心代谢流变化和维生素B₁₂合成的影响。研究结果表明,在相同的供氧条件下,vgb重组菌株Pvgb-16拥有更高的比生长速率和比产物合成速率,与出发菌株相比分别提升了22%和52%。碳代谢通量分布分析表明,vgb重组菌株Pvgb-16的PP途径改善,提升了NADPH合成通量;甘氨酸由甜菜碱合成的通量上升,促进了前体物质氨基乙酰丙酸的合成,进一步加速维生素B₁₂的合成。总体来看,含vgb基因的重组菌株与出发菌株相比在促进菌体的生长、维生素B₁₂的合成速率及得率上都有显著效果,对进一步的发酵生产应用研究具有重要意义。     

Intracellular expression of Vitreoscilla hemoglobin in Aspergillus terreus to alleviate the effect of a short break in aeration during culture

A continuous supply of O(2) is important for itaconic acid production in Aspergillus terreus. Any interruption of aeration significantly reduces itaconic acid production. To overcome this effect, A. terreus M8 was transformed with the Vitreoscilla hemoglobin gene (vgb) which, as shown by Southern hybridization, was integrated into the recipient chromosome. The activity of the expressed hemoglobin was confirmed by a CO-difference spectrum. During itaconic acid production, the effect of a break in aeration during cultivation in the transformant with the vgb gene is alleviated. Additionally, the transformant shows improved itaconic acid production.     

透明颤菌血红蛋白基因在淀粉酶产色链霉菌中的表达及对合成丰加霉素的影响

[目的]丰加霉素(Toyocamycin)是核苷类抗生素家族的重要成员,其在农业植物病害防治领域具有巨大的应用价值.为改善丰加霉素生产菌淀粉酶产色链霉菌(Streptomyces diastatochromogenes 1628)发酵过程溶氧限制,旨在实现vgb在S.diastatochromogenes 1628中的表达以促进丰加霉素的生物合成.[方法]首先以gfp为报告基因检测红霉素抗性基因启动子Perm*在S.diastatochromogenes 1628中的转录活性,再利用PermE*实现vgb的异源表达.[结果]在荧光显微镜下,重组菌1628-GFP菌丝可发出稳定明亮的绿色荧光,表明启动子PermE*在菌株1628中可有效启动外源基因的表达;通过一氧化碳结合差光谱分析显示VHb具有生物学活性;摇瓶实验表明:与原始菌株相比,重组菌可促进丰加霉素产量的提高,在中度和高度限氧条件下促进效果尤为明显,提高幅度分别为48.9％和104.5％. PCR和发酵效价检测显示重组菌具有良好的遗传稳定性.[结论]成功实现了vgb在S.diastatochromogenes 1628中的表达,有效提高了其丰加霉素的合成水平,为丰加霉素的工业化生产提供了基础条件.     

透明颤菌血红蛋白基因在产PHB重组大肠杆菌中的引入

将透明颤菌血红蛋白基因 (vgb)采用插入染色体的方式引入产聚 β 羟基丁酸酯(PHB)重组大肠杆菌VG1 (pTU1 4)中 ,以从分子水平上提高克隆菌对氧的利用率 ,解决PHB发酵生产过程中的供氧矛盾 ,透明颤菌血红蛋白的一氧化碳差光谱分析明表 ,vgb基因可以在VG1 (pTU1 4)中成功表达 ,且其表达量受溶氧水平的调控。Vgb基因的引入可以同时促进菌体生长和PHB产品的积累 ,且溶氧水平越低 ,VHB表达量越高 ,这种促进作用就越明显     

透明颤菌(沈阳株)血红蛋白基因克隆与序列分析

目的：以透明颤菌（Vitreoscilla）基因组DNA为模板,扩增透明颤菌血红蛋白基因（vgb）。方法：采用PCR81与摹甲季缉彗术,将PCR产物插入到克隆载体PET28a中,测序应用DNA测序仪。结果：获得了约0．5kbDNA片段,测序结果与已发表的透明颤菌血红蛋白基因核苷酸序列比较,同源性为97％。结论：所扩增的DNA片段确认是透明颤菌血红蛋白基因。     

地衣芽胞杆菌FLP/FRT基因编辑系统的构建及验证

地衣芽胞杆菌有效的基因编辑工具有限,为了拓展和丰富其基因编辑手段,在地衣芽胞杆菌中构建一个抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因编辑系统,并通过敲除α-淀粉酶基因amyL、蛋白酶基因aprE及敲入外源透明颤菌血红蛋白基因vgb对该系统进行初步验证。首先以温敏质粒pNZT1为载体分别构建amyL和aprE基因敲除质粒pNZTT-AFKF和pNZTT-EFKF,两个敲除质粒各自包含针对目标基因的同源臂、抗性基因及同向的FRT位点;将敲除质粒转化地衣芽胞杆菌并经过两次同源交换过程实现目标基因的敲除;最后导入一个FLP重组酶表达质粒通过FLP/FRT系统的重组作用介导抗性基因的回收。为进一步验证本系统的实用性及编辑效率,构建了包含透明颤菌血红蛋白编码基因vgb表达盒及基因组丙酮酸甲酸裂解酶编码基因pflB敲除盒的重组质粒pNZTK-PFTF-vgb,并以此进行外源基因vgb在基因组上的定向敲入。结果显示,成功敲除amyL及aprE并回收了抗性标记卡那霉素基因,敲除后淀粉酶活和蛋白酶活分别减少95.3%和80.4%;vgb基因成功整合入基因组pflB位点并回收了抗性标记四环素基因,并利用荧光定量PCR技术检测到vgb的整合表达。文中首次建立了一个适用于地衣芽胞杆菌的、抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因编辑系统,并进行了基因敲除及基因敲入验证,为地衣芽胞杆菌遗传改造提供了良好的方法参考。