异源表达德氏乳杆菌保加利亚亚种TCS1调控酸适应基因提高乳酸乳球菌NZ9000耐酸性

[目的] 在乳酸乳球菌NZ9000中异源表达德氏乳杆菌保加利亚亚种中由双组分系统TCS1（JN675228/JN675229）调控的与酸适应相关基因,进而探究德氏乳杆菌保加利亚亚种应对酸胁迫的机制。[方法] 通过逆转录聚合酶链式反应和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳验证由德氏乳杆菌保加利亚亚种TCS1调控的与酸适应相关基因中腺嘌呤磷酸核糖转移酶（aprt）、D-丙氨酸-D-丙氨酸连接酶（ddl）、寡肽ABC转运蛋白（oppDII）和延伸因子Ts（tsf）在乳酸乳球菌NZ9000中的表达情况。酸处理实验验证基因表达对宿主菌酸胁迫耐受能力的影响。并采用酵母双杂交验证双组分系统TCS1与表达的酸适应相关基因之间的互作关系及具体的互作部位。[结果] 结果表明,乳酸乳球菌NZ9000中成功表达了aprt、ddl、oppDII和tsf。aprt、ddl基因使重组菌对酸胁迫的抗性分别提高了75倍和114倍。oppDII和tsf基因的表达对重组菌株的耐酸能力没有明显影响。酵母双杂交实验表明TCS1中的组氨酸蛋白激酶HPK1与Ddl之间存在相互作用,且HPK1-C结构域是二者相互作用的关键区域。[结论] aprt和ddl过表达菌株酸刺激的适应能力显著高于对照菌株,该研究结果可为德氏乳杆菌保加利亚亚种及类似菌株耐酸性特性的获得策略提供参考。     

植物乳杆菌ZS2058的亚油酸异构酶基因在乳酸克鲁维酵母中的克隆表达

目的：将植物乳杆菌ZS2058（Lactobacillus plantarum ZS2058）的亚油酸异构酶基因在乳酸克鲁维酵母（Kluyveromyces lactis）中进行克隆表达。方法：根据NCBI中已报道亚油酸异构酶（linoleate isomerase,LAI）基因的序列特征,设计引物对筛得的植物乳杆菌ZS2058进行PCR扩增,得到亚油酸异构酶全基因序列,克隆至乳酸克鲁维酵母表达载体pKLAC1,电转化得重组菌pKLAC1-LAI /Kluyveromyces lactis GG799。结果：SDS-PAGE检测,重组菌进行分泌表达获得目的蛋白,大小约为67 kDa;气相色谱（Gas Chromatogram,GC）检测到共轭亚油酸（conjugated linoleic acids,CLA）典型峰。结论：植物乳杆菌ZS2058中的亚油酸异构酶基因在乳酸克鲁维酵母中得到分泌表达,重组酶转化效率约为26%。     

来自詹氏乳杆菌的耐热D-乳酸脱氢酶的酶学性质研究

【目的】D-乳酸脱氢酶是催化丙酮酸合成D-乳酸的关键酶。由于其不耐热,从而限制了D-乳酸高温发酵菌株的构建。本文从詹氏乳杆菌中克隆新型D-乳酸脱氢酶研究其酶学性质,为构建D-乳酸高温发酵菌株,进一步降低D-乳酸生产成本奠定基础。【方法】通过克隆詹氏乳杆菌的D-乳酸脱氢酶,将其进行体外表达,并与来自植物乳杆菌中的D-乳酸脱氢酶的最适温度、最适pH、动力学参数及热稳定性和热失活性相比较,研究詹氏乳杆菌D-乳酸脱氢酶的耐热性。【结果】詹氏乳杆菌的D-乳酸脱氢酶最适温度(45 °C)比植物乳杆菌中的D-乳酸脱氢酶的最适温度(30 °C)高很多,热失活的时间和温度均要比植物乳杆菌中D-乳酸脱氢酶高很多。同时其催化效率(kcat/Km)是植物乳杆菌D-乳酸脱氢酶的3倍左右。【结论】詹氏乳杆菌的D-乳酸脱氢酶具有更好的耐热性和更高的催化活力。     

短乳杆菌谷氨酸脱羧酶的生物信息学分析

以短乳杆菌(Lactobacillus brevis)Lb-2菌株cDNA为模板克隆了谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase,GAD)基因。采用在线分析工具及相应软件分析预测了GAD基因核苷酸和氨基酸序列的组成、理化性质、信号肽以及高级结构等,并构建系统发育树。该基因序列全长1 407 bp,为一个完整的阅读框,编码468个氨基酸。GAD相对分子量理论预测值和等电点分别是53 517.8 u和5.42,没有跨膜区,没有其他亚细胞定位序列,为亲水性蛋白,与植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和德氏乳酸杆菌(Lactobacillus delbrueckii)的GAD进化关系最近。     

植物根际芽胞杆菌菌种资源采集及其具有过水解催化活性水解酶基因的克隆

[背景]芽胞杆菌源枯草杆菌蛋白酶(subtilisin carlsberg)、乙酰基木聚糖酯酶(acetyl xylan esterase)和头孢菌素乙酰水解酶(cephalosporin acetyl hydrolase)具有较高的过水解催化活性,有商业开发价值。[目的]挖掘芽胞杆菌菌株中具有过水解酶催化活性的水解酶蛋白基因,为后续制备过水解酶及酶法合成过氧乙酸奠定基础。[方法]利用定向筛选培养基,从植物根际及纳豆产品中筛选产蛋白酶芽胞杆菌候选菌株,并利用RFLP及16S rRNA基因对其进行鉴定。从蛋白酶高产芽胞杆菌菌株中克隆枯草杆菌蛋白酶、乙酰木聚糖醋酶和头孢菌素乙酰水解酶的全长基因。[结果]从植物根际土壤及纳豆产品中共分离到85个候选菌株,RFLP及16S rRNA基因鉴定结果表明候选菌株均为芽胞杆菌,分别属于Bacillus subtilis、Bacillus cereus、Bacillus pumilus和Bacillus megaterium四个类群。从B.subtilis NSYT-3克隆的枯草杆菌蛋白酶基因编码的多肽链全长381个氨基酸,从B.pumilus OSLJ-3克隆得到的乙酰基木聚糖酯酶基因编码的多肽链全长320个氨基酸,从B.subtilis NSYT-3克隆的头孢菌素乙酰水解酶基因编码的多肽链全长318个氨基酸,3D结构模拟表明这3个酶蛋白均具有α/β水解酶折叠家族蛋白结构特点。[结论]芽胞杆菌源具过水解催化活性水解酶基因的克隆,为后续开发酶法合成过氧乙酸工艺奠定了基础。     

一个植物乳杆菌隐蔽质粒的序列分析

[目的]分离植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum LP101)中的质粒,并对其序列进行分析。[方法]从植物乳杆菌LP101中提取质粒并行双酶切,纯化后与载体pet22b进行连接,电转化到大肠杆菌DH5α中。将测序后得到的质粒片段进行拼接,对拼接成功的质粒进行序列分析。[结果]从植物乳杆菌LP101中分离得到一个隐蔽质粒p LP101,测序结果显示该质粒大小为3 496 bp,碱基G+C含量为38.2%,编码了一个移动蛋白和一个复制蛋白。BLAST结果显示该质粒的核苷酸序列与干酪乳杆菌(L.casei)中的质粒p SMA23相似性在99%以上。[结论]分离得到了植物乳杆菌LP101中的一个隐蔽质粒p LP101,推定其复制方式为滾环复制,属于滚环复制p C194家族成员。     

粪便乳杆菌新种在中国的再发现

目的分离鉴定白鹭粪便中的乳杆菌。方法使用乳杆菌PCR快速检出技术检出白鹭粪便样品中的乳杆菌。将乳杆菌的保守基因16S r DNA、rpo A和rec A克隆测序,并进行序列分析。使用细菌微量生化管和常规生化试验测定乳杆菌糖发酵产酸等生化特征。结果从白鹭粪便样品得到1株乳杆菌菌株FZB1,其16S r DNA基因和粪便乳杆菌AFL13-2的16S r DNA基因最相似,相似性为99.2%。Rpo A的氨基酸残基序列比对结果表明:该菌株和姬鼠乳杆菌、动物乳杆菌、鼠乳杆菌的亲缘关系最近,其相似性分别达到了97.1%、97.1%和96.7%。该菌株的Rec A氨基酸残基序列和粪便乳杆菌完全相同,和姬鼠乳杆菌、动物乳杆菌、鼠乳杆菌的Rec A氨基酸残基序列有较高的相似性,分别为91.9%、91.5%和91.5%。生化鉴定结果表明:该菌株符合乳杆菌属和粪便乳杆菌的生化特征。结论我们从中国的白鹭粪便中分离鉴定到了一株粪便乳杆菌,这是2013年在南非发现的新种。粪便乳杆菌在中国的再次发现充实了乳杆菌种质资源库,证明了粪便乳杆菌的广泛分布。     

植物乳杆菌环二腺苷酸合成酶的克隆表达与活性分析

【背景】环二腺苷酸(Cyclic Diadenosine Monophosphate,c-di-AMP)是一种主要存在于革兰氏阳性菌中的重要的第二信使分子,其参与细菌的生长、生存、抗逆性等多种生理活动,但目前关于乳酸菌中c-di-AMP的研究甚少。【目的】从植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到c-di-AMP合成酶基因,在大肠杆菌中进行可溶性表达并研究其体外活性。【方法】使用高效液相色谱以及质谱分析对植物乳杆菌-YRA7细胞内容物中的c-di-AMP进行检测;以植物乳杆菌-YRA7基因组DNA为模板,克隆c-di-AMP合成酶基因(lpDacA),构建重组表达载体pET-28a-lpDacA并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,通过Ni-NTA亲和层析纯化后进行体外活性研究。【结果】在植物乳杆菌中检测到c-di-AMP分子;成功构建了c-di-AMP合成酶基因的重组表达质粒,该重组蛋白在大肠杆菌中得到可溶性表达;体外活性分析显示,该重组蛋白可以催化ATP生成c-di-AMP,其活性依赖于二价阳离子的存在,在Mg~(2+)存在以及碱性环境下活性较强;RHR是合成酶活性的关键基序,是环二腺苷酸合成酶与ATP的结合位点。【结论】植物乳杆菌c-di-AMP合成酶的克隆表达及活性分析为进一步研究c-di-AMP在植物乳杆菌中的作用奠定了基础。     

植物乳杆菌C88胞外多糖生物合成基因的克隆及序列比对

乳酸菌胞外多糖能显著改善发酵乳制品及食品的流变学和质构特性.为进一步了解乳酸菌胞外多糖的生物合成途径及调控机制,本研究对参与植物乳杆菌C88胞外多糖生物合成基因簇的部分序列进行了克隆和鉴定.根据GenBank中已报道植物乳杆菌基因序列的保守区域设计特异性引物,扩增出植物乳杆菌C88生物合成蛋白基因(cps4A)序列,并通过染色体步移方法克隆了植物乳杆菌C88 参与胞外多糖合成基因簇的部分序列(4.9 kb).利用生物信息学方法预测基因簇中6个阅读框的结构和功能,结果表明该序列与已报道的乳酸杆菌胞外多糖生物合成基因具有高度的同源性(>96%);对各阅读框功能预测分析发现,这6个基因主要编码参与胞外多糖合成中的多糖合成蛋白、糖链长度检测蛋白、UDP-葡萄糖-4-异构酶和糖基转移酶.本研究将为利用基因工程方法调控多糖的合成和产量提供理论依据.     

变形链球菌致龋抗原基因在乳酸乳球菌的表达

目的 克隆变形链球菌葡聚糖结合蛋白B(GbpB)功能区的基因片段,并在乳酸乳球菌中表达.方法 在实验中利用了分子克隆技术构建携带GbpB基因的重组原核表达质粒pNI1,将重组质粒转化乳酸乳球菌YF02株,筛选鉴定阳性菌落,诱导表达的GbpB蛋白用SDS-PAGE进行鉴定.结果 成功克隆了GbpB功能区的基因片段,并在乳酸乳球菌中得到其融合蛋白的表达.结论 利用分子生物学技术能够成功克隆GbpB功能区基因并获得乳酸乳球菌融合蛋白的表达,为后续研究奠定了基础.     

奇异变形杆菌JN458 D-乳酸氧化酶的性质研究

[目的]对奇异变形杆菌JN458 D-乳酸氧化酶进行酶学性质研究。[方法]克隆D-乳酸氧化酶基因(lod D),构建重组质粒在大肠中表达,生物信息学初步分析D-乳酸氧化酶氨基酸序列,镍柱纯化该酶并研究其性质。[结果]生物信息学分析该酶C-末端含膜结合结构域,所以是膜蛋白,属于以醌作为电子受体的D-乳酸氧化酶。最适温度60℃,50℃下保持稳定1 h,中高温适应性较好。最适pH 7,pH 7~9下保持稳定1 h。以D-乳酸为底物时Km值为0.61 mmol/L,对D-乳酸有很高的亲和力。Fe~(2+)、Mn~(2+)和Mg~(2+)在1~6 mmol/L的浓度内能提高酶活,其中Fe~(2+)效果最好。[结论]lod D在大肠中实现了高效表达,使新型D-乳酸氧化酶的应用有了理论依据。     

奇异变形杆菌JN458 D-乳酸氧化酶的性质研究北大核心

[目的]对奇异变形杆菌JN458 D-乳酸氧化酶进行酶学性质研究。[方法]克隆D-乳酸氧化酶基因(lod D),构建重组质粒在大肠中表达,生物信息学初步分析D-乳酸氧化酶氨基酸序列,镍柱纯化该酶并研究其性质。[结果]生物信息学分析该酶C-末端含膜结合结构域,所以是膜蛋白,属于以醌作为电子受体的D-乳酸氧化酶。最适温度60℃,50℃下保持稳定1 h,中高温适应性较好。最适pH 7,pH 7~9下保持稳定1 h。以D-乳酸为底物时Km值为0.61 mmol/L,对D-乳酸有很高的亲和力。Fe^(2+)、Mn^(2+)和Mg^(2+)在1~6 mmol/L的浓度内能提高酶活,其中Fe^(2+)效果最好。[结论]lod D在大肠中实现了高效表达,使新型D-乳酸氧化酶的应用有了理论依据。     

菜心中高等电点高活性的乙醇酸氧化酶同工酶的纯化和特性

乙醇酸氧化酶 (EC 1 1 3 15 ,GO)被认为只含4 0kD一种碱性亚基 ,是因为从多种植物中获得了具GO活性的蛋白 ,SDS PAGE后呈约 4 0kD单带[1] .菠菜GOcDNA编码约 370个氨基酸 ,即 4 0kD多肽 ,其碱 酸性氨基酸的比例高达 0 96 ,富含碱性氨基酸[2 ] .已克隆的GOcDNA在E .coli中表达     

鼠李糖乳杆菌D-乳酸脱氢酶基因ldhD的敲除

聚乳酸由可再生原料L-乳酸合成,是目前应用的最环保的生物塑料之一。鼠李糖乳杆菌JCM1553中的L-乳酸和D-乳酸,它们是由代谢途径中的L-乳酸脱氢酶和D-乳酸脱氢酶分别催化丙酮酸而生成。L-乳酸的光学纯度对于L-乳酸的应用至关重要。因此,为了获取光学纯的L-乳酸,需要敲除该鼠李糖乳杆菌编码D-乳酸脱氢酶的基因ldhD以阻断相关的D-乳酸代谢途径。本研究采用pK18mobsacB自杀质粒运用重叠延伸PCR和同源重组技术成功构建得到重组鼠李糖乳杆菌菌株JCM1553-△ldhD。构建的缺失突变体JCM1553-△ldhD菌株没有引入外源基因,完全符合食品、药品安全要求,发酵液中检测到的L-乳酸含量为99.92%,光学纯度达到99.84%,显著优于野生型菌株。     

D-乳酸生产菌菊糖芽孢乳杆菌来源的D-乳酸脱氢酶同工酶

【目的】菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus inulinus)作为典型的同型发酵产D-乳酸的优势菌株,能够高效生产高纯度的D-乳酸。该菌株发酵受到多方面环境因素影响。糖代谢的关键酶例如葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶以及乳酸脱氢酶均为由葡萄糖代谢成为乳酸的关键酶,该菌中相关代谢酶的研究是发酵调控至关重要的基础。分析S.inulinus的基因组表明有3个推测为D-乳酸脱氢酶的基因,其中已有报道研究了1个双功能蛋白[bifunctional protein(BP)]。本研究分别克隆并解析了另2个D-乳酸脱氢酶同工酶的性质。【方法】本研究以S.inulinus Y2-8基因组DNA为模板,克隆得到2个D-ldh基因(dldh、dhdh),经测序分别为D-乳酸脱氢酶[D-lactic acid dehydrogenase(DLDH)]和D-羟基酸脱氢酶[D-isomer specific 2-hydroxyacid dehydrogenase(DHDH)]的基因。构建的重组菌表达蛋白DLDH,DHDH均具有催化丙酮酸生成D-乳酸的功能。【结果】重组菌表达的蛋白经镍柱亲和层析达到电泳纯。SDS-PAGE分析表明DLDH的表观分子量为37 k Da,DHDH的表观分子量为39 k Da。此外,DLDH以丙酮酸为底物时Km值为(0.58±0.04)mmol/L,对底物有较高的亲和力,最适反应温度为35°C,最适p H为6.5;而DHDH以丙酮酸为底物时Km值为(1.70±0.08)mmol/L最适反应温度为30°C,最适p H为7.5。另有报道的BP以丙酮酸为底物时Km值为(3.40±0.02)mmol/L,最适反应温度为30°C,最适p H为5.5。【结论】根据对底物丙酮酸的亲和力,最适温度及最适p H,推测DLDH是乳酸发酵中产D-乳酸的主导催化剂。结合相关酶学性质的分析可为今后的发酵调控提供理论依据。     

瑞士乳杆菌水解乳清蛋白发酵条件的研究

利用益生菌发酵制备具有生物学功能特性的发酵乳制品,特别是在构建功能性食品方面,对人类的健康及人体内共生菌群的开发具有重大意义。以瑞士乳杆菌(Lactobacillushelveticus)为研究菌种,对瑞士乳杆菌利用乳清粉的发酵条件进行了系统的研究,并对发酵条件进行了优化。实验结果表明,瑞士乳杆菌在33℃,发酵液的初始pH为5.5,接种量为1.5%时蛋白酶活力最强,发酵液中游离氨基酸含量为3.004μg/ml活菌数达到108cfu/ml。通过对瑞士乳杆菌的发酵动力学的研究,确定了该菌生长特性,以及乳清蛋白水解进程曲线和产酸情况。     

人ARNTL基因的克隆及生物信息学分析

[目的]克隆人ARNTL基因并分析其生物学特性。[方法]通过NCBI数据库中的人ARNTL基因设计引物,进行PCR扩增,将其连接在pGEX-4T-1载体上,然后通过双酶切及测序鉴定克隆的正确性,再使用在线软件分析预测人ARNTL的生物学特性。[结果]酶切结果显示人ARNTL基因开放阅读框为1 878 bp,编码625个氨基酸残基,分子量为68 690.67 Da, pI为6.40。ARNTL蛋白是主要位于细胞核中的亲水性蛋白,不含跨膜结构域,无信号肽,其二级结构由α螺旋、无规则卷曲和延伸链构成,并且三级结构与二级结构预测结果一致。[结论]成功克隆了人ARNTL基因,并对人ARNTL蛋白进行了生物信息学分析,为深入研究该蛋白的分子作用机理打下一定基础。     

乳酸乳球菌表面表达Brazzein甜味蛋白系统的建立

参照甜味蛋白Brazzein基因序列,结合乳酸乳球菌的密码子偏嗜性的相关分析,对甜味蛋白Brazzein基因进行改造,将第29位天冬氨酸、31位的组氨酸和第41位的谷氨酸分别突变为赖氨酸、丙氨酸和赖氨酸,以期提高目的蛋白的甜度。采用重叠PCR的方法合成目的基因,目的片段亚克隆到pMD18-T载体上。经序列测定分析后,目的片段克隆入分泌表达载体pNZ8112,电转化乳酸乳球菌中,构建成表面展示表达甜味蛋白Brazzein的乳酸乳球菌表达系统。     

人谷胱甘肽硫转移酶A1在乳酸乳球菌中的表达及活性研究

用RTPCR技术从人肝总RNA中分离扩增了人谷胱甘肽硫转移酶A1基因的cDNA序列,克隆至大肠杆菌表达质粒pET23b,采用蛋白表达筛查法及DNA测序证明该cDNA序列完全正确。重组质粒pET23bhgst转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导获得高效表达的可溶性hGSTA1产物,其表达量约为大肠杆菌可溶性总蛋白的40%。将hGSTA1cDNA亚克隆至乳酸乳球菌表达载体pMG36e,电穿孔法转化乳酸乳球菌MG1363获得hGSTA1乳酸乳球菌表达株。SDSPAGE及Western杂交分析表明该菌株表达预期大小的hGSTA1融合蛋白,经谷胱甘肽琼脂糖亲和层析纯化获得的hGSTA1蛋白具有较高的谷胱甘肽硫转移酶活性。具hGSTA1酶活性的乳酸乳球菌工程菌可望应用于研制防癌保健乳制品。     

D-乳酸脱氢酶基因克隆及其表达

构建了一株产D ,L 乳酸的乳杆菌 (Lactobacillussp .)MD 1的基因文库。利用乳酸脱氢酶和丙酮酸裂解酶缺陷的EscherichiacoliFMJ1 4 4作为宿主 ,在厌氧条件下通过互补筛选获得乳酸脱氢酶基因 (ldh) ,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (Native PAGE)检测证明其阳性克隆表现出D 乳酸脱氢酶 (D LDH)活性。核酸序列分析表明 ,ldhD的ORF编码 331个氨基酸残基组成的蛋白质有两个保守区域 ,其中V1 47～D1 76 区是NADH的结合位点 ,R77～E1 0 7区据报道是酶的活性部位。该菌株D LDH和D羟基异己酸脱氢酶 (D HicDH)属于NADH依赖性脱氢酶家族 ,ldhD和其他乳杆菌属的ldhD及D HicDH基因和编码的氨基酸序列相似性较低 ,核酸序列相似性最高达 4 9 33% ,氨基酸序列相同性最高为 4 2 % ,是一个新的D 乳酸脱氢酶基因