恶臭假单胞菌丙氨酸消旋酶基因的克隆、序列分析及表达

从恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)200的基因组出发,用PCR方法克隆到两个独立作用的丙氨酸消旋酶基因,称之为dadX和alr。DadX编码357个氨基酸长的多肽,计算分子量为38.82kDa,alr编码409个氨基酸长的多肽,计算分子量为44.182kDa。序列分析显示,DadX的氨基酸序列与Pseudomonas putidaKT2440,铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)和大肠杆菌(Escherichia coli)的DadX比较,相似性分别为96.64%、71.99%、44.88%和47.37%。Alr的氨基酸序列与Pseudomonas putidaKT2440比较,同源性为94.38%,而与铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)、鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium)和大肠杆菌(E.coli)的Alr比较,同源性均较低,分别为22.89%、25.72%和26.44%。在P.putida200的DadX和Alr氨基酸序列中部发现有对于酶活性至关重要的保守区域,如磷酸吡哆醛(PLP)结合位点。DadX和alr在大肠杆菌中得到表达,DadX丙氨酸消旋酶只对丙氨酸有消旋作用,而Alr丙氨酸消旋酶可以作用于丙氨酸和丝氨酸两种底物,且对丝氨酸特异性更高。Alr的表达不依赖于外源启动子,说明在其结构基因上游存在启动子结构。     

ARTP诱变选育鼠李糖脂高产菌及鼠李糖脂促进枯草芽孢杆菌产纤维素酶的研究

旨在选育鼠李糖脂高产菌株,以实验室筛选的产鼠李糖脂的Pseudomonas aeruginosa C3为出发菌株进行常压室温等离子体诱变(ARTP),选育出一株高产突变株Pseudomonas aeruginosa SC-11,产量比出发菌株提高了74.1%。进一步对产鼠李糖脂的摇瓶发酵培养基和发酵条件进行了优化,优化后的鼠李糖脂产量达42 g/L,底物转化率达到0.7 g/g底物。添加0.01%鼠李糖脂到Bacillus subtilis CL产羧甲基纤维素酶与木聚糖酶的培养基中,羧甲基纤维素酶活与木聚糖酶活分别提高12.9%和18.3%。研究表明,鼠李糖脂通过增加细胞通透性来提高胞外酶产量。     

恶臭假单胞菌TS1138转化生产L-胱氨酸的工艺研究

对以DL-2-氨基-△2-噻唑啉-4-羧酸(DL-2-amino-△2-thiazoline-4-carboxylic acid,DL-ATC)为底物原料,经微生物酶法催化合成L-半胱氨酸,并进一步氧化和分离纯化产物L-胱氨酸的生产工艺和条件进行了研究.建立了以恶臭假单胞菌TS1138(Pseudomonas putida TS1138)全细胞为酶源,反复多次催化底物合成L-半胱氨酸,并以2.0%二甲基亚砜(DMSO)为氧化剂氧化生成L-胱氨酸,进而通过001×7型阳离子交换树脂纯化胱氨酸的新工艺.采用高效液相色谱法考察该方法L-胱氨酸的总收率可以达到78.55%,纯度为99.12%.该方法简单高效,解决了酶稳定性差不能重复使用,而固定化酶方法繁琐成本高的问题,为我国L-半胱氨酸和L-胱氨酸的生产开辟一条新途径.     

应用聚合酶链式反应快速特异鉴定假单胞菌和伯克霍尔德氏菌(R)-3-羟基酯酰载酯蛋白-辅酶A转酰基酶基因

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类具有广泛应用前景的可降解生物塑料。因其可以以葡萄糖等廉价底物直接发酵生产PHA而日益受到重视。目前的研究表明在积累中长链PHA的假单胞菌中,由phaG基因编码的(R)-3-羟基酯酰载酯蛋白-辅酶A转酰基酶(PhaG)起关键作用,但目前为止对该蛋白还知之甚少。通过聚合酶链式反应(PCR)建立了一种快速、特异鉴定phaG基因的方法,应用该方法成功地从两株积累不同PHA的假单胞菌Pseudomonas stutzeri 1317和Pseudamanas nitroreducens 0802中分别克隆得到phaG基因,并在phaG基因突变株Pseudomonas putida PHAGx-21中表达成功。同时,还首次报道了从非假单胞菌菌株Burkholderia caryophylli AS 1．2741中鉴定得到phaG基因,提示PhaG介导的中长链PHA合成途径作为一种通用的代谢模式在细菌中广泛存在,为进一步实现从廉价的非相关底物合成中长链PHA提供了必要的分子生物学基础。     

盐单胞菌利用短链脂肪酸合成聚羟基脂肪酸酯

盐单胞菌(Halomonas)能够利用多种底物为碳源生长,由于其能在高盐条件下进行不灭菌的开放发酵,已被开发用作下一代生物技术的底盘细胞.包括乙酸、丙酸和丁酸在内的短链挥发性脂肪酸能够以生物质为原料制备,有望成为用于微生物发酵的新型碳源.利用10-50g/L浓度的丁酸为碳源对Halomonas sp.TD01和TD08...     

恶臭假单胞菌TS1138转化生产L-胱氨酸的工艺研究

对以DL-2-氨基-?2-噻唑啉-4-羧酸(DL-2-amino-?2-thiazoline-4-carboxylic acid, DL-ATC)为底物原料, 经微生物酶法催化合成L-半胱氨酸, 并进一步氧化和分离纯化产物L-胱氨酸的生产工艺和条件进行了研究。建立了以恶臭假单胞菌TS1138 (Pseudomonas putida TS1138)全细胞为酶源, 反复多次催化底物合成L-半胱氨酸, 并以2.0%二甲基亚砜(DMSO)为氧化剂氧化生成L-胱氨酸, 进而通过001×7型阳离子交换树脂纯化胱氨酸的新工艺。采用高效液相色谱法考察该方法L-胱氨酸的总收率可以达到78.55%, 纯度为99.12%。该方法简单高效, 解决了酶稳定性差不能重复使用, 而固定化酶方法繁琐成本高的问题, 为我国L-半胱氨酸和L-胱氨酸的生产开辟一条新途径。     

重组大肠杆菌利用废纸水解液发酵产L-乳酸

前期通过基因工程手段,构建了一株大肠杆菌工程菌E.coli WL204,该菌株可以有效利用木糖为底物发酵产L-乳酸。以废纸为发酵原料,研究该菌株利用木质纤维素发酵产乳酸的特性。原料以稀硫酸预处理后,经纤维素酶酶解,得到的水解液用Ca(OH)2脱毒后,接种E.coli WL204,在7L发酵罐中发酵72h,每100g废纸可以产生31g乳酸,糖酸转化率为79%。结果表明,E.coli WL204可以木质纤维素原料为底物发酵生产L-乳酸,具有一定的工业化开发潜力。     

通气量和菊粉浓度对克鲁维酵母乙醇发酵的影响

马克斯克鲁维酵母能够利用集成生物加工技术发酵菊芋生产乙醇,具有非粮燃料乙醇生产潜力.文中研究了该技术中的两个关键因素(通气量和底物浓度)对于K.marxinaus YX01乙醇发酵过程和菊粉酶活性的影响.研究结果表明,底物浓度对乙醇得率影响不大,底物浓度为250 g/L时,发酵终点乙醇浓度为84.74 g/L,但乙醇得率由低浓度50 g/L的86.4％(理论值),降为84.7％.通气能够加速K.marxinaus YX01的乙醇发酵过程,但降低了乙醇得率,当底物浓度为250 g/L时,乙醇得率由不通气的84.7％降为1.0 vvm时的73.3％.随底物浓度的升高及通气量的降低,K.marxinaus YX01分泌的菊粉酶活力表现出降低的趋势.在不通气及底物浓度为250 g/L时,菊粉酶的活性为6.59 U/mL,而底物浓度50 g/L,通气量1.0 vvm时的酶活力为21.54 U/mL.乙醇发酵过程中的副产物甘油随通气量的降低及底物浓度的升高而增大,而乙酸的浓度随通气量的增大及底物浓度的升高而升高.     

以甘油为底物鼠李糖脂高产菌株的诱变选育

通过诱变选育,将铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)RG-14利用甘油发酵生产鼠李糖脂产量由13.6g/L提高到16.5 g/L。突变株经过5次连续传代培养,菌株仍维持稳定的鼠李糖脂产量,表明该菌株具有较好的遗传稳定性。利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术分析诱变后菌株发酵甘油生产鼠李糖脂的组成,结果显示鼠李糖脂由Rha-C8-C8、Rha-C8-C10、Rha-C10-C10、Rha-C10-C12∶1、Rha-C10-C12、Rha2-C8-C10、Rha2-C10-C10、Rha2-C10-C12∶1和Rha2-C10-C12组成,其中单、双鼠李糖脂的相对丰度分别为54.8%和45.2%。当以工业粗甘油代替精甘油为底物时,该菌株鼠李糖脂产量达到14.2 g/L,表明其具有较好的应用潜力。     

重组大肠杆菌转化甘油合成聚3-羟基丙酸-co-乳酸

聚羟基脂肪酸酯作为性质优良的生物塑料,引起了广泛的关注。由于聚羟基脂肪酸合成酶PhaC特异性较强,难以通过生物合成方法获得含乳酸单体聚合物。为了实现乳酸的聚合,PhaC的筛选至关重要。以甘油为底物,通过引入Klebsiella pneumoniae的甘油脱水酶DhaB123及其激活因子GdrAB以及Salmonella typhimurium LT2的丙醛脱氢酶基因PduP,获得3-羟基丙酰辅酶A;通过引入Megasphaera elsdenii DSM 20460的丙酰辅酶A转移酶PCT,获得乳酰辅酶A;并对3种不同聚羟基脂肪酸合成酶的作用进行考察。在Pseudomonas putida的原始酶PhaC1或者PhaC2的作用下,不能实现乳酸的聚合;而在双位点突变(Ser325Thr和Gln481Lys)的PhaC1(STQK)存在条件下,重组菌可以利用甘油合成聚3-羟基丙酸-co-乳酸。经过对溶氧、有机氮源等发酵条件的优化,聚3-羟基丙酸-co-乳酸的产量可以达到0.22g/L,占细胞干重的3.2%,是含乳酸单体聚合物生物合成研究的一次有益尝试。     

耐乙酸粘红酵母合成油脂

乙酸是木质纤维素在水解过程中的主要副产物,高浓度的乙酸严重影响产油微生物的生长和油脂合成。本文研究了粘红酵母对乙酸的耐受性及其利用乙酸合成微生物油脂的能力。结果表明,在初始葡萄糖、木糖浓度分别为6 g/L和44 g/L的混合糖培养基中,乙酸浓度低于10 g/L时,不会对菌体生长产生抑制作用,油脂合成还得到了促进。当乙酸添加量为10 g/L时,生物量、油脂产量、油脂含量较对照组分别提高了21.5%、171.2%和121.6%。进一步研究表明,粘红酵母具备利用乙酸合成油脂的能力,当以乙酸为唯一碳源,浓度为25 g/L时,油脂产量达到3.20 g/L,油脂质量得率为13%。微生物油脂成分分析表明,粘红酵母以乙酸为底物制得的油脂可以作为制备生物柴油的油脂原料,其主要成分为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸,其中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量分别为40.9%和59.1%。由于粘红酵母具有利用乙酸合成微生物油脂的能力,在以木质纤维素水解液为原料生产微生物油脂的脱毒过程中,一定浓度的乙酸可以不必脱除。     

玉米芯半纤维素水解液中抑制物对丁醇发酵的影响北大核心CSCD

半纤维素水解液抑制物对微生物细胞的毒性限制了其在丁醇发酵中的应用,旨在探讨其对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用并为其应用于丁醇发酵奠定基础。通过稀酸水解半纤维素制得水解液,采用P2培养基稀释的半纤维素水解液为底物,分别利用NaOH和氨水调节培养基pH值,结合实时荧光定量PCR方法来研究水解液对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用。以NaOH调节pH抑制菌体的生长,氨水调节pH菌体可生长发酵。产丁醇菌株TSH06可以在50%稀释度以下的水解液中发酵生长,并且能够耐受并降解抑制物糠醛与5-羟甲基糠醛,最终丁醇产量达到4.16-5.16 g/L,低于P2培养基中的丁醇产量(8.83 g/L)。稀释水解液中,48 h之后乙酸浓度在3.18-4.16 g/L,远大于P2培养基中的乙酸浓度(低于2 g/L)。相对于P2培养基,在50%水解液中培养的TSH06有机酸生成途径关键基因的基因转录水平明显提高,而有机酸返耗途径以及丁醇生成途径的关键基因的基因转录水平则明显下降。水解液中过多的乙酸抑制了产酸期到产溶剂期的转化,而酸的累积使得菌体在底物被完全消耗之前就趋于衰退死亡,从而造成丁醇产量的降低与底物的不完全利用。     

Pseudomonas sp.F-12发酵优化及转化合成半胱氨酸的研究

通过不同发酵策略对Pseudomonas sp.F-12以DL-2-氨基-△2-噻唑啉-4-羧酸(DL-ATC)为底物生产L-半胱氨酸的过程进行优化,以分批发酵和指数流加发酵的形式进行生产,将发酵过程中的DL-ATC浓度分别控制在5 g/L和15 g/L。结果表明15 g/L DL-ATC分批发酵生产L-半胱氨酸得到最高酶活为149.1 U/mL,比活为70.9 U/mg DCW;采用15 g/L DL-ATC两阶段指数流加发酵,可使最高酶活达到313.3 U/mL,提高为分批发酵的2.1倍。同时在两阶段发酵过程中,能减少DL-ATC用量为5 g/L。两阶段发酵过程采用不同流加策略,证明菌体得率对酶活水平有显著影响。首次考察了Pseudomonas sp.F-12全静息细胞转化合成L-半胱氨酸的主要影响因素。结果表明Pseudomonas sp.F-12的最适转化pH为8.0,最适转化温度为30℃。加入甲苯等有机溶剂改变细胞膜通透性,使得半胱氨酸产量比对照组提高7.16倍,最高摩尔转化率达到93.3%。不同金属离子对转化影响不同,0.1 mmol/L Fe2+对转化反应有促进作用,0.1 mmol/L Co2+、Zn2+、Ni2+等重金属离子有抑制作用。研究结果为微生物法发酵及全细胞转化合成半胱氨酸的后续工业化奠定了基础。     

玉米芯半纤维素水解液中抑制物对丁醇发酵的影响

半纤维素水解液抑制物对微生物细胞的毒性限制了其在丁醇发酵中的应用,旨在探讨其对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用并为其应用于丁醇发酵奠定基础。通过稀酸水解半纤维素制得水解液,采用P2培养基稀释的半纤维素水解液为底物,分别利用NaOH和氨水调节培养基pH值,结合实时荧光定量PCR方法来研究水解液对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用。以NaOH调节pH抑制菌体的生长,氨水调节pH菌体可生长发酵。产丁醇菌株TSH06可以在50%稀释度以下的水解液中发酵生长,并且能够耐受并降解抑制物糠醛与5-羟甲基糠醛,最终丁醇产量达到4.16-5.16 g/L,低于P2培养基中的丁醇产量(8.83 g/L)。稀释水解液中,48 h之后乙酸浓度在3.18-4.16 g/L,远大于P2培养基中的乙酸浓度(低于2 g/L)。相对于P2培养基,在50%水解液中培养的TSH06有机酸生成途径关键基因的基因转录水平明显提高,而有机酸返耗途径以及丁醇生成途径的关键基因的基因转录水平则明显下降。水解液中过多的乙酸抑制了产酸期到产溶剂期的转化,而酸的累积使得菌体在底物被完全消耗之前就趋于衰退死亡,从而造成丁醇产量的降低与底物的不完全利用。     

非水溶剂中Rhizopus arrhizus脂肪酶催化合成三种酯的最佳条件(英文)

以少根根霉 (Rhizopusarrhizus)脂肪酶为催化剂 ,有机溶剂为反应介质 ,合成了 3种短链脂肪酸酯 .研究了反应温度、溶剂、底物浓度、底物摩尔比、吸水剂用量等因素对酯化反应的影响 .确定了3种酯的最佳合成条件 :(1)己酸乙酯 :反应温度为 4 0℃ ,环己烷为溶剂 ,0 2 5mol L底物浓度 ,酸醇摩尔比为 1∶1 2 ;(2 )乙酸异丙酯 :5 0℃ ,环己烷为溶剂 ,0 15mol L底物浓度 ,摩尔比为 1∶1;(3)乙酸异戊酯 :5 0℃ ,异辛烷为溶剂 ,0 2 0mol L底物浓度 ,摩尔比为 1∶1.三种酯合成时均需 0 12 5g ml的0 5nm分子筛为吸水剂 ,在 8h后 ,合成酯转化率达到 97%～ 99% .     

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。     

ack基因敲除对Thermoanaerobacterium calidifontis Rx1发酵代谢的影响

为提高嗜热厌氧菌T.calidifontis Rx1的乙醇产率,通过同源重组的方式敲除Rx1乙酸生成途径的乙酸激酶(ack)基因,得到了代谢工程菌Δack突变株。分别以葡萄糖、纤维二糖、木糖和玉米芯酸水解液为底物,研究突变菌株的底物利用、细胞生长和发酵产物的变化情况。结果表明,与野生菌株相比,突变菌株的干重都有所降低,但是乳酸或乙醇的得率显著提高;当以纤维二糖为底物时,突变菌株的乙醇产量达3.60g/L,得率为0.55g/g,远高于突变菌株对其它底物的产量;以玉米芯水解液为底物时,突变菌株的乳酸产量高于野生菌株,而且野生菌乳酸、乙醇的产量都高于以木糖为底物时的产量。     

优化细胞表面组分与结构以提高P.Putida 5-x细胞的重金属吸附能力

研究了生物吸附剂Pseudomonas putida 5-X细胞的最佳制备条件,以提高其对重金属的吸附能力。并用Pseudomonas putida 5-X细胞为生物吸附剂处理含铜离子城市污水。实验结果表明,在优化的条件下,Pseudomonas putida 5-x细胞对铜离子的吸附容量可达87．3mg／g,经生物吸附过程处理后,废水中Cu^2 的含量降低至微量级,而且该吸附剂可有效循环使用5次。     

一步法发酵菊芋生产乙醇

利用马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)YX01具有菊粉酶生产能力且乙醇发酵性能良好的特点,直接发酵菊粉生成乙醇.在摇瓶中考察了该菌株最适发酵温度,进而在2.5L发酵罐中考察了通气量和底物浓度的影响.实验结果表明:该菌株最适发酵温度为35℃;在通气量为50 mL/min和100 mL/min时菌体生长加快,发酵时间缩短,但在不通气条件下糖醇转化率明显提高;在菊粉浓度235 g/L时,发酵终点乙醇浓度达到92.2 g/L,乙醇对糖的得率为0.436,为理论值的85.5%.在此基础上,使用近海滩涂种植海水灌溉收获的菊芋为底物,以批式补料方式直接发酵菊芋干粉浓度为280 g/L的底物,发酵终点乙醇浓度为84.0 g/L,乙醇对糖的得率为0.405,为理论值的80.0%.这些研究工作,为以菊芋为原料的燃料乙醇技术开发奠定了基础.     

一株奇异变形杆菌对铜绿假单胞菌多细胞行为的抑制作用*

摘要目的：抗生素耐药性成为了全球性的健康问题。研究发现病原菌的多细胞行为在抗生素的耐药性中起着至关重要的作用 （尤其是生物膜）,因而通过抑制多细胞行为而控制耐药性成为当务之急。本文以奇异变形杆菌（Proteus Mirabilis ）为研究对象,考 察它的发酵滤液对一种机会致病菌———铜绿假单胞菌（ Pseudomonas aeruginose）多细胞行为的作用,以期得到一株多细胞行为抑 制菌：在不影响 P.aeruginosa 生长的前提下,抑制生物膜形成、EPS 产生以及定向丛集运动,解除保护,减缓扩散,为降低P.aeruginosa 耐药性,增强抗生素作用效果提供可能。方法：采用结晶紫生物膜测定法、蒽酮-硫酸法、平板检测法,探究P.aeruginosa 发酵滤 液对P.aeruginosa 生物膜、胞外多聚物、定向丛集运动和生长的影响。结果： P.aeruginosa 发酵滤液能显著抑制生物膜 量,在体积百分比浓度为1 %时,抑制率可达60.9 %。该菌的发酵滤液还能阻碍的定向丛集运动,减弱它的吸附和扩 散运动;同时,也减少了P.aeruginosa 胞外多聚物的产量,在滤液体积百分比浓度为1 %时,抑制率达到45.9%。更重要的是,固体 平板实验证明该发酵滤液对P.aeruginosa 的生长没有影响。结论： 在不影响病原菌生长的前提下,对病原菌的多细胞 行为有一定的控制作用。其发酵滤液中存在着抑制微生物膜、定向丛集运动等的成分,在治疗细菌感染性疾病和降低抗生素耐药 性方面有潜在应用价值。