新型甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶的功能和结构域协同研究

[目的] 分析鉴定高效木质纤维素降解菌群EMSD5来源的新型甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶44884,解析催化域间的协同关系,以及碳水化合物结合模块（CBM）对催化域特性的影响,拓展对该类双功能酶的认识,为甘露聚糖酶的升级改造和应用提供依据。[方法] 通过大肠杆菌异源表达甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶44884,并构建截短和定点突变的突变体,利用TLC和DNS法比较野生型和突变体的酶学性质。[结果] 成功对44884全长和突变蛋白进行克隆表达,并发现44884中2个催化域能够彼此促进各自产物的释放,而且以双功能酶形式存在时,这种促进效果更为明显。44884中的2个CBM65均有甘露聚糖和结晶纤维素结合活性,且CBM65的存在并不改变甘露聚糖酶和乙酰酯酶的最适反应条件和水解模式。虽然CBM65显著降低了2个催化域的热稳定性,但水解天然底物时,2个CBM65对各自临近催化域的水解具有明显的促进效果。[结论] 本研究首次发现并探究了新型甘露聚糖酶和乙酰酯酶形成的双功能酶44884的功能,解析了催化域之间高效的协同效应,以及新型甘露聚糖结合模块CBM65对双功能酶水解的促进作用。     

草本纤维提取技术中的β-甘露聚糖酶研究

采用生物法提取草本纤维是纤维质产业的重要发展方向,而利用β-甘露聚糖酶降解非纤维素物质中的甘露聚糖是纤维生物提取技术中的关键环节.分析β-甘露聚糖酶降解和脱除非纤维素物质的机制,总结主要应用于生物脱胶和生物制浆领域的β-甘露聚糖酶及有关微生物的研究进展,提出草本纤维提取技术未来的重点研究方向,并对β-甘露聚糖酶的应用前景进行展望.     

芽胞杆菌β-甘露聚糖酶基因部分序列的克隆及相似性分析

通过平板筛选,从28株芽孢杆菌中筛选出16株产β-甘露聚糖酶的菌株。利用一对兼并引物,通过PCR分别从不同来源芽孢杆菌基因组DNA上扩增出β-甘露聚糖酶编码基因的一段保守序列。将基因片段测序并同已发表的β-甘露聚糖酶基因进行相似性分析,并构建进化树。结果表明:克隆到的β-甘露聚糖酶部分基因序列与报道的相比,其最高同源性在62%～98%之间。环形芽孢杆菌β-甘露聚糖酶编码基因间相似性较低,枯草芽孢杆菌及其它芽孢杆菌的β-甘露聚糖酶编码基因间相似性较高。     

枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中的分泌表达

目的:研制高效分泌表达枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶的毕赤酵母基因工程菌株。方法与结果:将优化设计的枯草芽孢杆菌MA139β-甘露聚糖酶基因用EcoRⅠ/XbaⅠ双酶切,克隆到诱导型表达载体pPICzαA中α因子信号肽编码序列的下游,转化大肠杆菌筛选重组质粒,转化毕赤酵母X-33感受态细胞,经Zeocin筛选,获得重组表达菌株X-33/mann。将重组菌株在10L全自动发酵罐中进行高密度发酵培养,甲醇诱导72h发酵活力达到2100U/mL。重组甘露聚糖酶的最适催化温度为40℃,最适催化pH值为6.0。结论:枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中获得了高效分泌表达,具有开发作为饲料添加剂的潜能。     

一株产耐高温β-甘露聚糖酶菌株的筛选鉴定

目的:筛选鉴定一株产耐高温β-甘露聚糖酶的天然菌株。方法:通过形态、生理生化特征及16S rDNA比对,对从水温高于68℃的热泉中分离出的一株产β-甘露聚糖酶细菌进行鉴定。结果:该菌株的最适生长温度为50℃,可在35～80℃条件下生长,确定为一种极端嗜热枯草芽胞杆菌;该菌所产的β-甘露聚糖酶可耐受90℃高温处理。结论:产耐高温β-甘露聚糖酶极端嗜热枯草芽胞杆菌的筛选鉴定,为后续重组耐高温β-甘露聚糖酶的开发奠定了基础。     

共表达透明颤菌血红蛋白对毕赤酵母产β-甘露聚糖酶发酵过程的影响

为了改善高密度发酵生产β-甘露聚糖酶过程中的溶氧限制,提高β-甘露聚糖酶产量,将VHb和β-甘露聚糖酶基因置于AOX1启动子调控之下,进行VHb和β-甘露聚糖酶基因在毕赤酵母中的共表达。经密码子优化合成VHb基因,插入表达载体p PICZαA,整合到β-甘露聚糖酶工程菌中,通过G418和Zeocin抗性筛选共表达VHb基因的重组酵母工程菌。在30 L发酵罐水平上分析共表达VHb菌株(VHb+)与初始菌株(VHb-)对β-甘露聚糖酶表达的差异。结果显示,限氧条件下,VHb+菌株的β-甘露聚糖酶的表达量比对照菌株VH b-高90%,且透明颤菌血红蛋白提高了甲醇耐受性,缩短发酵周期约40 h。     

β-甘露聚糖酶分子生物学研究进展

本文概述了β-甘露聚糖酶的来源,以及近年来对微生物、植物、动物来源的β-甘露聚糖酶的分子生物学研究进展,包括基因结构分析、氨基酸序列分析、基因克隆、基因的异源表达及其应用领域等,以期为β-甘露聚糖酶的研究提供进一步的参考。     

地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因的克隆和及其启动子功能鉴定

根据已知α-淀粉酶编码基因保守区核苷酸序列,通过PCR和反向PCR技术克隆出Bacillus licheniformisCICIM B0204α-淀粉酶编码基因amyL全长序列及其上下游序列。B.licheniformisCICIM B0204amyL由1539bp组成,其上游180bp为启动子序列,下游160bp为终止子序列;成熟肽由512个氨基酸残基组成,氨基端的29个氨基酸残基为α-淀粉酶的信号肽。通过基因及其氨基酸序列比对发现,amyL及其编码产物与芽孢杆菌来源的α-淀粉酶具有高度相似性。将amyL的结构基因在PT7介导下于大肠杆菌中诱导表达,获得具有α-淀粉酶活性的表达产物。将amyL的启动子序列和信号肽序列与B.licheniformisCICIM B2004的β-甘露聚糖酶结构基因进行读框内重组,在大肠杆菌中获得了β-甘露聚糖酶的分泌表达,重组大肠杆菌表达295U/mL的β-甘露聚糖酶酶活。     

β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因在大肠杆菌中共表达

【目的】β-甘露聚糖酶和木聚糖酶都属于半纤维素酶,它们已经同时运用于工农业生产的许多领域。构建β-甘露聚糖酶和木聚糖酶共表达菌株并进行相关评价。【方法】通过设计一个共同的酶切位点,将菌株Bacillus subtilis BE-91中的β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因串联到表达载体pET28a(+)上,转化大肠杆菌构建了一株能够共表达β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的菌株B.pET28a-man-xyl。【结果】菌株诱导21 h后,发酵液中β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的酶活分别为713.34 U/mL和1455.83 U/mL,是胞内酶活的11.8倍和2.53倍。【结论】SDS-PAGE分析、水解圈活性检测和胞外酶与胞内酶酶活检测表明:两个酶均以功能蛋白独立分泌到胞外。此外,与β-甘露聚糖酶和木聚糖酶单独酶解半纤维素相比,复合酶的酶解效果更好。菌株的成功构建为复合酶制剂(半纤维素酶制剂)的研究和生产奠定基础。     

枯草芽孢杆菌群β-甘露聚糖酶基因克隆及同源性分析

本文对33株枯草芽孢杆菌群菌株进行β-甘露聚糖酶活性筛选,其中的32株具有β-甘露聚糖酶活性,只有1株无β-甘露聚糖酶活性.通过基因克隆测序的方法获得33株枯草芽孢杆菌群菌株β-甘露聚糖酶基因编码区全序列,对酶基因进行同源性分析并构建系统发育树;在β-甘露聚糖酶基因系统发育树中,33株枯草芽孢杆菌群菌株聚为3个分支,分别是枯草芽孢杆菌分支、地衣芽孢杆菌分支和解淀粉芽孢杆菌分支;枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌β-甘露聚糖酶基因种内同源性大于91%,而种间同源性为60%69%.     

枯草杆菌manA基因的克隆及定点突变

manA是编码β-甘露聚糖酶(β-1,4-mannan mannohydrolase EC3.2.1.78)的基因。将枯草杆菌A33株的manA基因插入到pET-32a载体,并在大肠杆菌BL21(DE3)中实现了异源非融合表达,表达活力为41.58U/mL。为了提高酶的表达活力,当采用PCR介导的定点突变技术将该基因第2号密码子CUU突变为GUU,构建成突变表达载体pET-32a-manA*并转入大肠杆菌BL21(DE3)中表达,目标酶表达活力增加到138.65U/mL。说明当β-甘露聚糖酶N端第二号氨基酸由亮氨酸突变为缬氨酸后,酶在大肠杆菌中的表达活力大大提高。推测是由于突变后的β-甘露聚糖酶在大肠杆菌中的稳定性增强所致。突变表达的β-甘露聚糖酶最适作用温度和pH值并没有发生明显改变。     

Coexpression of β-mannanase and xylanase genes in Escherichia coli

[目的]β-甘露聚糖酶和木聚糖酶都属于半纤维素酶,它们已经同时运用于工农业生产的许多领域.构建β-甘露聚糖酶和木聚糖酶共表达菌株并进行相关评价.[方法]通过设计一个共同的酶切位点,将菌株Bacillus subtilis BE-91中的β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因串联到表达载体pET28a(+)上,转化大肠杆菌构建了一株能够共表达β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的菌株B.pET28a-man-xyl.[结果]菌株诱导21h后,发酵液中β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的酶活分别为713.34 U/mL和1455.83 U/mL,是胞内酶活的11.8倍和2.53倍.[结论]SDS-PAGE分析、水解圈活性检测和胞外酶与胞内酶酶活检测表明:两个酶均以功能蛋白独立分泌到胞外.此外,与β-甘露聚糖酶和木聚糖酶单独酶解半纤维素相比,复合酶的酶解效果更好.菌株的成功构建为复合酶制剂(半纤维素酶制剂)的研究和生产奠定基础.     

枯草芽胞杆菌甘露聚糖酶发酵条件优化

旨在以枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis J为生产菌株,发酵生产β-甘露聚糖酶,通过优化产酶条件,以达到提高β-甘露聚糖酶产量的目的。利用DNS比色法检测β-甘露聚糖酶活力,采用单因素试验,研究碳氮源种类及碳氮源浓度、温度、pH、接种量和装液量对菌株Bacillus subtilis J发酵产β-甘露聚糖酶的影响,结合响应面试验设计确定菌株Bacillus subtilis J发酵产甘露聚糖酶的最优发酵培养条件。单因素试验和响应面试验得到最优的发酵条件为魔芋粉28 g/L,胰蛋白胨21 g/L,K₂HPO₄ 6 g/L,MgSO₄·7H₂O 1 g/L,温度31℃,pH值8.5,接种量1%(体积分数),装液量50 mL/250 mL,发酵周期24 h。利用优化后的培养基生产β-甘露聚糖酶,其酶活力达到84.38 U/mL,是初始发酵培养基产酶活力的3.36倍。通过对发酵条件的优化,大幅度提高了β-甘露聚糖酶的产量,为其工业生产提供参考。     

碱性β-甘露聚糖酶基因异源表达的研究

亚克隆的碱性β-甘露聚糖酶基因(man)来源于嗜碱芽孢杆菌N16-5,构建了大肠杆菌-枯草芽孢杆菌诱导型表达质粒pDG-man,在大肠杆菌JM109中获得了活性表达,经0.5 mmol/L的IPTG诱导后,可表达5 U/mL碱性β-甘露聚糖酶。重组大肠杆菌DE3-RIL(pDG-man)表达β-甘露聚糖酶水平是大肠杆菌JM109(pDG-man)的2倍。重组枯草芽孢杆菌WB600(pDG-man)可表达19.2 U/mL碱性β-甘露聚糖酶。     

Armillariella tabescens EJLY2098 β-甘露聚糖酶的克隆、表达及性质分析

本研究利用RT-PCR和RACE技术从Armillariella tabescens EJLY2098(一种食用真菌)中克隆出了β-甘露聚糖酶的全长cDNA,构建到pPICZaA载体上,并在毕赤酵母GS115中表达了含His标签的β-甘露聚糖酶(re-atMAN47)。该酶的全长cDNA共1481bp,编码445个氨基酸,序列分析表明该序列除含有β-甘露聚糖酶结构域外,还含有CBD和GHF5的结构域,因此可被归为糖苷水解酶家族5的一个新成员。诱导培养72h时重组酶活可达到1.067U/mL,蛋白含量为440mg/L。重组酶的最适反应温度为60°C,在30°C～65°C比较稳定;酶促最适pH为5.5、4.5～7.0之间比较稳定。这是首次关于Armillariella. tabescens EJLY2098产β-甘露聚糖酶的报道,得到了一个有较好热稳定性、pH稳定性和生物安全性的糖苷水解酶,将在饲料、食品、药物生产等方面有广泛的应用。     

假密环菌Armillariella tabescens EJLY2098 β-甘露聚糖酶的克隆、表达及性质分析

本研究利用RT-PCR和RACE技术从Armillariella tabescens EJLY2098(一种食用真菌)中克隆出了β-甘露聚糖酶的全长cDNA,构建到pPICZaA载体上,并在毕赤酵母GSIl5中表达了含His标签的β-甘露聚糖酶(re-atMAN47).该酶的全长cDNA共1481 bp,编码445个氨基酸,序列分析表明该序列除含有β-甘露聚糖酶结构域外,还含有CBD和GHF5的结构域,因此可被归为糖苷水解酶家族5的一个新成员.诱导培养72 h时重组酶活可达到1.067 U/mL,蛋白含量为440 mg/L.重组酶的最适反应温度为60℃.在30℃～65℃比较稳定;酶促最适pH为5.5、4.5～7.0之间比较稳定.这是首次关于Armillariella.tabescens EJLY2098产β-甘露聚糖酶的报道,得到了一个有较好热稳定性、pH稳定性和生物安全性的糖苷水解酶,将在饲料,食品、药物生产等方面有广泛的应用.     

短小芽孢杆菌β-1，4-甘露聚糖酶的酶学性质及其在干酪乳杆菌中的表达

摘要:【目的】干酪乳杆菌广泛的应用于食品加工和饲料行业,本研究拟构建表达甘露聚糖酶的重组干酪乳杆菌并进行相关评价。【方法】利用干酪乳杆菌表达载体pELX1和pELSH,将短小芽孢杆菌的β-1,4-甘露聚糖酶成熟肽的基因克隆到上述两个载体中,构建的重组质粒电转化到干酪乳杆菌宿主中,分别构建能够胞内表达和分泌表达甘露聚糖酶的重组干酪乳杆菌。【结果】重组干酪乳杆菌菌株经培养后,胞内表达的β-1,4-甘露聚糖酶在重组细胞总蛋白中最高可达23 U/mg,分泌表达培养基上清的β-1,4-甘露聚糖酶最高达到8.8 U/mL。【结论】本研究首次实现了甘露聚糖酶在干酪乳杆菌中的表达,结果表明该重组干酪乳杆菌具有较大的应用前景,值得进一步研究。     

一种耐热偏酸性β-甘露聚糖酶基因克隆与高效表达

【目的】克隆半纤维素降解高效菌株Bacillus subtilis BE-91的甘露聚糖酶基因并进行原核表达,对表达产物进行酶学性质研究。【方法】采用PCR扩增法从B. subtilis BE-91菌株中克隆β-甘露聚糖酶基因,分别连接到pEASY-E1和pET28a载体,导入Escherichia coli BL21(DE3)进行诱导表达。用DNS法对工程菌株的胞内和胞外β-甘露聚糖酶进行定量分析,选取胞外甘露聚糖酶活力高的组分进行酶学性质研究。【结果】从B. subtilis BE-91菌株中克隆的β-甘露聚糖酶基因(GenBank登录号：KP277209)在E. coli中获得高效表达,工程菌株pEASY-man/BL产胞外β-甘露聚糖酶的活性可达229.1 IU/mL;该基因序列全长960 bp,包含319个氨基酸的编码序列和一个终止密码子;表达产物的最适反应温度为65 °C,最适反应pH为6.0,属于耐热偏酸性β-甘露聚糖酶;该酶稳定温度≤65 °C,稳定pH为4.5?7.0;1 mmol/L的Cu2+、Mn2+、Zn2+、Ca2+对该酶有激活作用,而Ba2+和Pb2+有强烈抑制作用。【结论】B. subtilis BE-91拥有珍贵的β-甘露聚糖酶基因资源,其胞外表达产物的耐热偏酸性酶学性质在开发饲料添加剂方面具有潜在的应用前景。     

嗜热β-甘露聚糖酶的研究进展

β-甘露聚糖酶在生物能源、饲料、食品和纺织等工业中均有着重要的应用前景。其属于半纤维素酶类,广泛存在于动植物和微生物中,微生物来源尤为广泛。随着极端微生物和极端酶的广泛研究,嗜热甘露聚糖酶因其在高温环境中具有较高酶活性和稳定性而倍受关注,并取得了较大的研究进展。本文综述了β-甘露聚糖酶的来源、分类和水解催化方式,以及嗜热甘露聚糖酶的优势和其在基因资源挖掘、重组表达以及分子改良方面的研究进展,展望了嗜热β-甘露聚糖酶未来可能的研究方向和发展前景。     

黑曲霉固态发酵苹果渣产β-甘露聚糖酶的工艺优化

目的:对黑曲霉SL-08固态发酵苹果渣生产β-甘露聚糖酶的生产工艺进行优化,旨在探寻苹果渣的综合利用方式,降低β-甘露聚糖酶的生产成本。方法:采用Plackett-Burman试验设计和响应面法进行优化。结果:最佳培养基组成为苹果渣与棉粕1∶1(w/w)、尿素2%(w/w)、KH2PO40.1%(w/w)、初始含水率59%(w/w)、CaCl20.2%(w/w)、MgCl20.1%(w/w),30℃恒温培养48h,β-甘露聚糖酶酶活力可达539U/g干曲,比基础培养基提高了28.3%,达到了以豆粕与麸皮为生产原料时的产酶水平。结论:采用黑曲霉SL-08对苹果渣进行固态发酵是一种有效的生物转化方式,既可用于β-甘露聚糖酶的生产,取代豆粕与麸皮等常规原料,降低生产成本;也可以对苹果渣进行综合利用。