镰刀菌Q7-31T果胶酶PGL1的分离纯化、酶学性质鉴定及结构分析

从镰刀菌Q7-31T中分离纯化和鉴定果胶酶并进行生物信息学分析,旨在探究果胶酶降解植物细胞壁的作用,进一步完善镰刀菌属纤维素降解酶系信息。以0.8%蛋白胨为氮源,0.5%燕麦秸秆为碳源诱导发酵培养镰刀菌Q7-31T;采用Sephacry S-100凝胶柱层析和DEAE琼脂糖弱阴离子交换柱层析对粗酶液进行分离纯化得到果胶酶PGL1;对其进行了酶学性质分析和串联质谱鉴定;最后通过生物信息学分析结构及预测功能。PGL1分子量为36.21 k D,等电点为8.13;PGL1最适反应温度为40℃,最适反应p H为8;在20℃到50℃和p H 8.0到10.0能保持较高稳定性;Na~+、K~+、Mg~(2+)、Zn~(2+)、Ca~(2+)和Fe~(2+)对PGL1有抑制作用,串联质谱鉴定表明该蛋白为一种新型PL-1家族果胶酶。PGL1的二级结构构成元件中无规则卷曲和延伸链比例较高,分别占37.96%和31.17%;PGL1两端亲水性强而中间部分疏水性强;磷酸化位点共13个(Ser∶9;Thr∶3;Tyr∶1);PGL1存在2个潜在的N-糖基化位点;跨膜结构域预测显示其为分泌酶;功能结构域预测出其降解植物细胞壁的作用。从镰刀菌Q7-31T中分离纯化得到一种新型PL-1家族果胶酶PGL1并对其进行了生物信息学分析。     

镰刀菌Q7-31T内切葡聚糖酶Egn20的分离纯化鉴定及酶学特性

摘要:【目的】从镰刀菌Q7-31T燕麦秸秆诱导发酵的粗酶液中分离、纯化并鉴定内切葡聚糖酶,研究其酶学特性。为丰富和完善镰刀菌的酶系信息提供理论支持。【方法】以燕麦秸秆为碳源诱导发酵培养菌株,采用Sephacry S-100凝胶柱层析和DEAE琼脂糖弱阴离子交换柱层析对粗酶液进行分离纯化得到内切葡聚糖酶Egn20,随后对其进行了酶学性质分析和串联质谱鉴定。【结果】分离纯化得到内切葡聚糖酶Egn20,其分子量为55.37 kDa,等电点为7.44;酶学特性结果表明:Egn20对羧甲基纤维素的最适反应温度为40 ℃,最适pH为6.0,该酶在45 ℃和弱酸性环境下较稳定,Fe2+对其有激活作用,Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+和K+抑制该酶活性,Hg2+使该酶失活;酶学特性和串联质谱鉴定的结果表明Egn20属于GH7家族。【结论】从镰刀菌Q7-31T粗酶液中分离纯化得到内切葡聚糖酶Egn20,并对其进行了酶学性质的研究和串联质谱鉴定,结果表明Egn20为GH7家族内切葡聚糖酶。本研究为丰富和完善镰刀菌的酶系信息提供了理论和数据支持。     

镰刀菌Q7-31T内切葡聚糖酶Egn21的分离纯化及酶学性质

【目的】为进一步研究镰刀菌Q7-31T产生的植物细胞壁降解酶的酶系信息。【方法】以1%(W/V)蛋白胨为氮源,0.5%(W/V)燕麦秸秆为碳源,20°C、120 r/min振荡培养3 d,诱导发酵培养菌株,获得的粗酶液经过Sephacry S-100凝胶柱层析和DEAE琼脂糖弱阴离子交换柱层析,最终得到纯化的内切葡聚糖酶,并对其进行酶学性质分析及串联质谱鉴定。【结果】研究表明:Egn21的分子质量为44.25 kDa,等电点为4.91;酶学特性研究显示:Egn21降解羧甲基纤维素的最适反应温度为40°C,在45°C以下比较稳定。该酶最适pH为6.0,在pH为5.0–8.0条件之间比较稳定。Co~(2+)、Zn~(2+)和Mg~(2+)对其没有明显作用,而Fe~(2+)、Ca~(2+)、K~(+)、Na~(+)和Mn~(2+)对酶活性有抑制作用,Hg~(2+)会使酶失去活性。【结论】从Q7-31T中分离纯化得到的内切葡聚糖酶Egn21,经过酶学特性与串联质谱鉴定结果显示其属于GH5家族。     

曲霉固液态发酵产壳聚糖降解酶组分及酶学特性分析

以壳聚糖酶产生菌——曲霉为出发菌株进行固液态发酵,旨在比较其产物酶组分和酶学性质。结果表明固态发酵产酶组分复杂,除具有壳聚糖降解活性外,还具有多种常见水解酶酶活如蛋白酶、纤维素酶和果胶酶等;液态发酵所得酶组分较简单,不仅具有较大壳聚糖降解活性,还表现出少量蛋白酶和纤维素酶活性。固液态发酵产物酶学性质不同,最适反应温度分别为45℃和40℃,适宜温度分别为40-55℃和35-40℃,分别在40-50℃和30℃稳定性较高;最适反应p H分别为5.8和5.2,分别在p H4.6-6.4和p H4.6-5.8范围内具有较高活性,在p H4.6和p H5.2时稳定性最高。由此说明,固液态发酵产酶组分和相关酶学性质不同,在工业应用中有不同的作用表现。     

宛氏拟青霉菌甲醛脱氢酶的分离纯化及酶学性质

[目的]以甲醛降解菌宛氏拟青霉菌F1-23为实验菌株,分离纯化得到甲醛脱氢酶的酶液,并考察其酶学性质。[方法]从液体培养液中收集菌体,通过细胞粉碎,采用(NH4)2SO4沉淀、透析、DFAE-Sepharose离子交换层析及Superdex-200凝胶过滤层析,纯化得到电泳纯的FADH。[结果]该酶的分子量约为112.81 k Da;亚基分子量分别为65k Da和42 k Da;纯酶液活力为336.10 U/mg,较纯化前提高了4.02倍。对该酶的酶学性质分析结果表明,该酶最适反应温度为37℃,在25~45℃时稳定性很好;最适反应p H为8.0,在p H 6.5~8.0范围内酶活力较为稳定。底物特异性研究表明FADH最适底物为甲醛,相对偏好短链醛类。金属离子对酶活性的影响试验表明,Zn~(2+)、Mn~(2+)、Ag~+、Fe~(3+)和Hg~(2+)几乎完全抑制FADH酶活力;Ca~(2+)对酶活有促进作用。纯酶液在4℃环境下,在24h内可保存78%的活性。[结论]FADH结构较为特殊,且活性较大,为后期表达和深入研究其生物学功能提供理论和数据支持。     

褐藻胶裂解酶基因的克隆表达及重组酶酶学性质

【目的】克隆交替假单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)BYS-2的褐藻胶裂解酶基因,实现其在大肠杆菌细胞中异源表达,对分离纯化的重组酶进行酶学性质研究。【方法】以交替假单胞菌BYS-2菌株基因组DNA为模板,克隆得到褐藻胶裂解酶基因alg738,构建重组基因工程菌BL21(DE3)/p ET22b-alg738,诱导表达,表达产物通过Ni-NTA树脂纯化后进行酶学性质研究。【结果】重组酶的最适反应p H为8.0,在p H 6.0-9.0范围内37°C保温1 h仍能保持84%以上的相对酶活力,具有较好的p H稳定性;最适反应温度为45°C,热稳定性实验显示在37°C下保温60 min其残余酶活力仍达66.6%;在5 mmol/L浓度下,Na~+、Mg~(2+)、Mn~(2+)对该酶具有明显的促进作用,Ni~(2+)、Co~(2+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)、Zn~(2+)、EDTA、β-巯基乙醇、SDS具有明显的抑制作用。动力学参数Km、Vmax分别为1.11 g/L和0.011 g/(L·min),底物特异性分析表明该重组酶为偏好聚甘露糖醛酸钠(Poly M)裂解作用的双功能酶。【结论】重组褐藻胶裂解酶具有良好的酶学特性,为褐藻胶裂解酶的开发应用打下基础。     

南极菌产琼胶酶aga3311的表达、性质及其降解特性

【目的】本文通过对具有琼胶降解能力的南极菌Pseudoalteromonas sp.NJ21全基因组进行生物信息学分析,筛选获得琼胶酶疑似序列aga3311,采用基因工程手段对该基因的功能和性质进行了验证和分析。【方法】首先对aga3311进行克隆和表达;采用Ni-NTA对重组酶进行纯化;DNS-还原糖法测定重组酶的酶学性质;用薄层层析(TLC)和质谱(MS)技术对Aga3311的酶解产物进行分析。【结果】构建的重组表达质粒p ET-30(a)+aga3311能够在工程菌E.coli BL21(DE3)中实现高效表达,其中可溶性表达为30%左右;纯化的重组酶Aga3311分子量为87 k Da,其最适作用温度为35°C,30–45°C的范围内稳定性较高,50°C则迅速失活,具有热不稳定的特征;最适p H为7.0,在p H 4.0–10.0的范围内仍能保持50%以上的活性;金属离子Fe~(3+)、Be~(2+)、Zn~(2+)和Ca~(2+)均能显著提高Aga3311的活性,特别是Ca~(2+)使其酶活提高1倍。该酶的酶解终产物经TLC和质谱分析主要为新琼二糖。【结论】重组酶Aga3311为Glyco_hydro_42家族的外切型β-琼胶酶,能够特异性降解琼脂糖生成新琼二糖。     

疣孢漆斑菌Myrothecium verrucaria GH-01漆酶的纯化和酶学性质研究

疣孢漆斑菌具有生长周期短,分泌漆酶酶活高等特点。利用已分离得到的疣孢漆斑菌GH-01(Myrothecium verrucaria GH-01)发酵产生粗酶液。进而通过分级沉淀、透析和层析的方法对漆酶粗酶液进行纯化。SDS-PAGE和Native-PAGE结果表明纯化可获得具有漆酶活性的单体蛋白。酶学性质研究表明,该漆酶催化最适温度为40℃,在底物ABTS存在条件下的最适p H值为4.0,且在低温及碱性条件具有较好的稳定性。此外通过漆酶对4大类染料脱色能力的研究,发现该漆酶对偶氮类的橙黄Ⅰ和蒽醌类的茜素红脱色有较好的脱色效果,反应1 h脱色率达80%以上;对三苯甲烷类的碱性品红脱色能力较弱,脱色率只能达到20%左右;脱色率最差的是杂环类的亚甲基蓝。在含10 U漆酶的体系中,对50 mg/L的染料降解效果相对最佳。     

产胶原酶的蜡样芽胞杆菌发酵条件优化及酶的分离纯化

【目的】优化蜡样芽胞杆菌R75E菌株产胶原酶的条件,并通过蛋白分离纯化技术获得高纯度胶原酶。【方法】利用单因素及正交试验优化蜡样芽胞杆菌R75E产胶原酶的发酵条件及发酵培养基,将发酵液离心除菌后得到粗酶液,对其依次通过硫酸铵分级沉淀、Butyl FF疏水层析及SuperdexTM 200凝胶过滤层析等方法对目标胶原酶进行分离纯化,利用SDS-PAGE电泳检测其纯度。【结果】优化后发酵条件为培养温度41°C、接种量6%、培养时间36 h,优化后发酵培养基为葡萄糖10 g/L、蛋白胨5 g/L、起始p H 7.0,粗酶液酶活力较优化前提高了2.9倍;将该粗酶液经过一系列纯化后得到纯度超过90%的胶原酶产物,其纯化倍数和回收率分别为18.4和1.1%。【结论】获得蜡样芽胞杆菌R75E的最佳产酶条件,并对胶原酶分离纯化的方法进行了探索,为微生物胶原酶的开发应用奠定基础。     

枯草芽孢杆菌JA-206对皮肤癣菌抑制作用的研究

低能离子诱变筛选获得的枯草芽孢杆菌JA-206的发酵粗提液对红色毛癣菌和须毛癣菌有较强的抑菌或杀菌作用,粗提液经高温、蛋白酶处理后仍然有较高的稳定性,将JA-206粗提液经多步分离纯化,得到三种单一纯化产物抗菌肽AFP1、AFP2和AFP3,其中AFP1和AFP3对两种皮肤癣菌显示出明显的抑菌或杀菌作用。     

一株产纤维素酶菌株的分离、鉴定及产酶特性

【目的】筛选并鉴定一株产纤维素酶的菌株,初步探究该菌的产酶特性,为综合利用纤维素筛选菌源。【方法】在常温条件下,采用滤纸培养基对菌种富集,采用CMC-Na初筛纤维素降解菌,采用LB培养基分离纯化菌株,经形态学、生理生化特征试验、16S r RNA基因序列测定等分析筛选菌株的系统分类地位。单因素试验确定培养时间、培养温度、初始p H及Na Cl浓度对筛选菌株产酶活力的影响。【结果】从腐烂的玉米秸秆中分离出一株在常温下产纤维素酶细菌KZ-2,根据菌落形态特征、生理生化特征鉴定以及16S r RNA基因序列分析,初步鉴定KZ-2为肠杆菌(Enterobacter sp.),为潜在新种。产酶条件实验显示:该菌使用产酶发酵培养基120 h产酶量达到最大值,在25–35°C、初始p H 4.5–5.5、Na Cl浓度1.0%–2.0%范围内为最佳产酶条件,在最适条件下酶活可达80.93 U/m L。该菌株所产纤维素酶最适反应p H为7.0,最适反应温度为50°C。【结论】KZ-2是一株具有降解纤维素能力的细菌,在常温下即可分泌纤维素酶,并且该菌株为潜在新种,具有潜在的开发价值。     

土壤霉菌菌丝球的筛选、鉴定及固定化菌丝球的应用

从土壤中分离纯化真菌并鉴定为烟曲霉L-3。以菌株L-3作为固定化载体,将地衣芽孢杆菌固定在真菌上组成固定化体系。研究了混菌菌丝球,菌丝饼,发酵混合液,粗漆酶液对刚果红染料废水的降解情况并对染料废水进行毒性试验。结果表明,菌丝球对染料废水的降解效果最显著,降解率高达99.96%,菌丝饼仅用20 s降解率为91%,发酵混合液与粗漆酶液的处理效果并不显著。该体系对染料废水的去毒率较明显,尤其是菌丝球的去毒率可达到78%。可见,固定化体系对染料废水不但有较高的降解能力,也有较高的去毒率。     

一株产生淀粉酶杆菌Bacillus sp. GEL-09的筛选、鉴定及发酵条件优化

【背景】生淀粉酶可以水解生淀粉颗粒,在酒精发酵、白酒、黄酒和食醋的生料酿造工业中具有广阔的应用前景。【目的】从自然环境中筛选产生淀粉酶的菌,对其发酵条件及酶性能进行考察,为淀粉生料发酵过程提供优良菌种和酶资源。【方法】取木薯田土壤,经过稀释、热处理、富集培养以及木薯淀粉平板筛选培养基初筛,摇瓶复筛得到产高效降解生淀粉酶的菌株;经过菌落形态、细胞染色观察以及16S rRNA基因序列比对进行鉴定;对筛选菌株的发酵培养基和发酵条件进行优化,并对酶蛋白进行分离纯化和酶学性质分析。【结果】分离到一株具有较高生淀粉酶水解活力的菌株GEL-09,经鉴定为芽胞杆菌Bacillus sp.GEL-09;该菌在最优发酵条件下培养96 h,胞外酶活力达到430.6 U/m L,是优化前的2.8倍;酶学性质分析发现该酶为中温、中性酶,最适温度和p H为50°C和7.0;生淀粉降解能力对比发现,该酶的生淀粉降解能力值为62.3%,显著高于细菌α-淀粉酶、生麦芽糖淀粉酶和甘薯β-淀粉酶对生淀粉的降解能力。【结论】Bacillus sp.GEL-09在生淀粉酶生产方面具有良好的开发应用前景。     

果胶裂解酶产生真菌的选育及酶学性质研究

果胶裂解酶(pectin lyase)具有降解果胶物质的能力,在工业、医药等领域有着重要作用,目前主要由果胶裂解酶功能菌株进行工业发酵生产,但现已开发的能用于工业生产的菌株资源十分有限。本实验采用刚果红染色法从雅安果园富含果胶土壤中筛选果胶裂解酶产生菌株,旨在为果胶裂解酶工业生产开发新的菌株资源。实验最终筛选出一株果胶裂解酶产生真菌菌株,经形态学和分子生物学鉴定为丛梗孢目曲霉属(Aspergillus monilia)的黄曲霉(Aspergillus flavus)。发酵条件研究表明,其最佳培养基的组成为(g/L):桔皮粉3,麸皮5,K_2HPO_4 0.05,Mg SO40.05,在此组合下酶活可达1.48 U/m L;最适培养条件为:初始p H 8.0,接种量8%,温度30℃,摇床转速200 r/min,培养时间48 h。酶学性质研究表明:该酶的最适p H为8.0,在p H 7.0~9.0范围内稳定性良好;最适温度为50℃,在40~50℃范围内稳定性较好;Ca~(2+)、Mg~(2+)对酶有较明显的激活作用,Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)等对酶有不同程度的抑制作用。本研究成功对筛选菌株进行了发酵条件优化、酶学性质的研究,为果胶裂解酶工业生产菌株的选育以及实际应用提供实验依据。     

地衣芽孢杆菌TG116胞外蛋白酶产酶条件与酶学性质

【背景】从独角莲中分离得到的地衣芽孢杆菌TG116是一株对植物病原菌具有广谱抗性作用的生防菌株。【目的】优化TG116的产酶条件并探索其酶学性质,进一步了解其抗菌机制。【方法】采用Folin-Phenol显色法与响应曲面法,优化菌株TG116的产酶条件并研究其蛋白酶的酶学性质。【结果】菌株TG116产酶最适条件为:温度40.83°C,p H 8.01,发酵时间53.74 h,增加通气量可以显著提高酶活力。按照优化后的条件培养48 h后,上清液蛋白酶活力从57.46 U/mL达到了254.07 U/mL。酶学性质研究表明:该酶为碱性蛋白酶,最适反应pH为8.5,最适反应温度为50°C,具有良好的温度和pH稳定性,EDTA对酶活具有强烈的抑制作用,金属离子Mg~(2+)、Ca~(2+)、Na~+、Co~(2+)、K~+等对酶活也具有一定的抑制作用。【结论】菌株TG116具有良好的p H与温度稳定性,在实际应用中蛋白酶不易失活,可以分解真菌的细胞壁蛋白成分,破坏细胞壁结构,从而抑制甚至杀死病原菌,达到抗菌作用。     

海洋来源琼胶酶的分离纯化及酶学性质研究

采用Vibiro sp.ZC-1发酵制备琼胶酶,粗酶液经过中空纤维柱浓缩、硫酸铵沉淀、DEAE-阴离子交换层析,得到一个电泳纯的琼胶酶组分Aga ZC-1,其分子质量约为45k Da,比活力为114.613U/mg。对Aga ZC-1进行酶学性质分析,结果表明,其最适反应p H为7.0,在p H为5.0~9.0时保温1h仍能保持80%以上的酶活力;最适反应温度为50℃,在45℃条件下保温1h酶活力保持在60%以上。在高浓度(5mmol/L)下,Fe~(3+)、Cu~(2+)、Sn~(2+)和Zn~(2+)能完全抑制琼胶酶的活性,在低浓度(1mmol/L)下,Cu~(2+)、Ba~(2+)、Na~+、Zn~(2+)、Ag~+、Sr~(3+)、K+对琼胶酶活性具有明显抑制作用。琼胶酶的动力学参数K_m和V_(max)分别为0.538mg/ml和6.33μmol/(L·min),对琼胶底物具有高度专一性,降解产物主要为新琼四糖和新琼六糖。     

酸性α-淀粉酶菌株的筛选及其发酵条件研究

自淀粉厂周边土壤分离筛选到一株高效耐酸α-淀粉酶菌株SH3,初步鉴定为酵母菌,发酵粗酶p H范围3.8-8.0,最适作用p H5.0,该酶在80℃下仍有酶活,最适作用温度50℃。经单因素发酵条件的研究与优化,最适温度37℃,培养基初始p H5.0,可溶性淀粉作碳源,蛋白胨为氮源,200 m L装液量。正交试验确定最佳产酶条件为可溶性淀粉15 g/L、蛋白胨30 g/L、37℃、p H4.5,该条件下酶活力为96.8 U/mg。     

定点突变Ca~(2+)平衡位点对粘质沙雷氏菌脂肪的影响

为了研究粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)脂肪酶lip A中的Ca~(2+)对酶活力的影响,采用定点突变的方法对平衡Ca~(2+)的位点D388进行定点突变,对突变体进行诱导表达后,纯化目的蛋白并进行酶学性质分析。与野生酶相比,突变酶的最适温度由40℃降低到25℃,最适p H值由8.5降到8.0,T_(1/2)值比野生酶提高了2℃。由此可知,该Ca~(2+)对脂肪酶lip A酶学性质有着至关重要的作用。     

黑曲霉产木聚糖酶的分离纯化与鉴定研究

木聚糖酶的分离纯化是对其进行酶学研究和分子改良研究的基础。利用实验室选育的黑曲霉菌株Aspergillus niger SM24/a进行木聚糖酶发酵,粗酶液经过(NH_4)_2SO_4分级沉淀Bio-Gel P6除盐、UNO sphere Q阴离子交换和Enrich SEC70凝胶色谱层析四个步骤的分离纯化,成功获得了3种木聚糖酶蛋白定义为X-Ⅰ、X-Ⅱ和X-Ⅲ。随着纯化步骤的增加,各组分酶比活力得到显著提高,其数值分别为37.41、34.56和53.96 U/mg,纯化倍数分别为3.96、3.66和5.72。经质谱分析和蛋白氨基酸序列比对,初步认定X-Ⅰ属于糖基水解酶第十家族内切-β-1,4-木聚糖酶,X-Ⅱ和X-Ⅲ均属于糖基水解酶第十一家族木聚糖酶。     

胞外弹性蛋白酶产生菌的筛选及酶的纯化

从土壤中筛选到132株能分泌胞外弹性蛋白酶的细菌,经复筛得5株产酶在100u/ml以上,其中No.17-87菌每毫升发酵液含酶120单位,经鉴定为芳香黄杆菌。该菌在26℃发酵21小时酶产量即达峰值。从发酵液中分离纯化得到聚丙烯酰胺凝胶电泳均一的酶制品。SDS-PAGE测得分子量为21300,最适作用温度为50℃,最适作用pH为7.4,在pH4.5—9.5范围内稳定,重金属离子Fe^(3+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)、Cr^(3+)、CO^(2+)、Ni^(2+)、Hg^(2+)和Ag^+等严重抑制酶活性。