点青霉葡萄糖氧化酶基因的克隆及其酶学性质研究北大核心CSCD

旨在克隆点青霉菌(Penicillium notatum)中的葡萄糖氧化酶基因(GOD),在毕赤酵母(Phchia pastoris)中异源表达,纯化并研究其酶学性质。利用PCR技术从点青霉No.8312菌株的基因组DNA中克隆得到GOD基因,将该基因克隆到穿梭载体p MD-AOX上并在毕赤酵母X33中表达,对纯化后的葡萄糖氧化酶的酶学性质进行分析。结果显示,X33-GOD可高表达具有活性的GOD,在30℃、pH6.5的条件下,其培养液上清GOD酶活可达496 U/mL,比活123.0 U/mg;重组表达的葡萄糖氧化酶最适温度为40-45℃,最适pH为6.0,酶的稳定性研究表明,该酶在pH3.5-7.0区间和温度低于50℃下稳定。1 mmol/L Zn^(2+)对其有激活作用;Ag^+对该酶活性有较大抑制作用。构建出GOD的高产毕赤酵母工程菌株,与点青霉GOD相比,具有更高的发酵酶活和比活。     

采用混合策略提高葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中的表达水平

为了提高葡萄糖氧化酶 (GOD) 在毕赤酵母中的表达水平,提出了甲醇/山梨醇混合碳源诱导和共表达分子伴侣二硫键异构酶 (PDI) 和透明颤菌血红蛋白 (VHb) 两种策略。利用对照菌株X33/pPIC9k–GOD 在5 L发酵罐放大培养时,采用甲醇/山梨醇混合碳源诱导,GOD最终酶活为456 U/mL,比只采用甲醇作为单一碳源诱导时GOD最终酶活提高了20%。利用整合伴侣蛋白菌株X33/pPIC9k-GOD/pPICZ-PDI-VHb在5 L发酵罐进行高密度发酵,采用甲醇/山梨醇混合碳源诱导,GOD最终酶活达到716 U/mL,蛋白浓度为7.4 g/L。研究结果对提高外源蛋白在毕赤酵母中的表达有重要参考价值。     

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)碱性脂肪酶基因在毕赤酵母中的表达

将来自枯草芽孢杆菌的碱性脂肪酶基因经密码子优化,全基因合成后克隆到pPICZαA载体,构建了pPICZαA-bsl分泌型重组质粒,该重组质粒经限制性内切酶PmeI线性化后使用LiCl法转化到毕赤酵母X-33,经过筛选获得分泌表达碱性脂肪酶的重组毕赤酵母X-33/pPICZαA-bsl。摇瓶发酵液上清酶活最高可达4.78 U/mL,初步研究了该脂肪酶的酶学性质,其最适作用温度为40-60℃,最适pH9.0,且具有高度耐碱的特性。该重组脂肪酶对旧新闻纸具备较明显的脱墨能力。     

基于密码子优化的FAD依赖葡萄糖脱氢酶在毕赤酵母中的高效表达及酶学性质

旨在获得表达量高的FAD依赖的葡萄糖脱氢酶。通过FAD依赖的葡萄糖脱氢酶密码子优化,人工合成基因片段,构建重组表达载体pMD-GDH,转化毕赤酵母X33菌株后利用甲醇诱导培养实现分泌表达。结果显示,经试管水平筛选阳性转化子获得一株酶活高且稳定的重组菌株,在10 L发酵罐培养时经过136 h诱导培养,酶活达到257 600 U/L。酶学性质分析表明,以葡萄糖为底物时最适温度和pH分别为55℃和7.0,在50℃下处理150 min仍有70%的活性,在pH 4-7范围内,37℃保温4 h,FAD-GDH仍能保持50%以上的活性。金属离子Cu~(2+)对酶活抑制作用比较大。FAD-GDH的底物专一性较好,以葡萄糖为最适底物。经毕赤酵母密码子偏好性优化实现了FAD依赖的葡萄糖脱氢酶在毕赤酵母中的高效表达,为应用于血糖检测提供理论依据。     

木聚糖酶和甘露聚糖酶在毕赤酵母中的共表达及产酶分析

木聚糖酶和甘露聚糖酶是两种重要的半纤维素酶,也是两种重要的饲用酶制剂,通过毕赤酵母表达系统中的体外串联表达盒构建多拷贝的方法构建了木聚糖酶DSB和甘露聚糖酶Man A共表达重组质粒p PICZαA/DSB-ManA,将该重组质粒电转化至宿主菌毕赤酵母X33中获得共表达两种酶的重组菌X33/DSB-ManA,实现了两种酶的共分泌表达,经诱导表达后木聚糖酶和甘露聚糖酶的酶活分别为273. 6 U/ml和256. 8 U/ml,为单独表达重组菌X33/DSB和X33/Man A酶活的30. 4%和73. 4%。酶学性质的分析显示DSB和Man A的最适反应温度均为75℃,在45℃～75℃范围内具有较好的温度稳定性,酶活可保持最高酶活的60%以上; DSB最适pH为6. 5,Man A最适pH为6. 0,在pH 3. 0、40℃条件下,Man A处理1h能保持最高酶活的80%以上,DSB处理1 h时能保持最高酶活的50%以上; DSB和Man A对多种金属离子和化学试剂(浓度为1 mM)具有较好的耐受性,均可保留60%以上的酶活力。通过单一菌株成功完成了不同酶的共表达,为复合酶饲料添加剂的生产和应用研究提供了一定的理论依据。     

纤维二糖差向异构酶在毕赤酵母中的表达及酶学性质研究

首先将来源于Caldicellulosiruptor saccharolyticus的纤维二糖差向异构酶基因CsCEm进行密码子优化,然后进行全基因合成,再将其引入到载体pPIC9K中,构建重组质粒pPIC9K-CsCEm并转化入毕赤酵母GS115,得到酵母工程菌株.经微孔板筛选、摇瓶筛选得到酶活最高的重组工程茵GS115-4-19.该菌株经甲醇诱导144 h后,摇瓶发酵液上清酶活达到0.42 U/mL.酶学性质研究结果表明:该酶的最适pH为7.5,且在pH 6.0 ～8.0范围内相对酶活都在80％以上;在pH 4～9的缓冲液中放置24 h后仍保持原酶活力的80％以上;最适温度为80℃,在60℃～80℃保温30 min后,相对酶活在80％以上.动力学研究结果表明该酶对底物乳糖的Km和Vmax分别为(120.27±9.96) mmol/L和(1.035±0.05) mmol/L/min.纤维二糖差向异构酶在毕赤酵母中的成功表达为生物酶法合成乳果糖提供了重要参考.     

桔青霉木聚糖酶基因克隆及其在毕赤酵母中的表达及活性分析

通过同源序列PCR克隆的方法,获得桔青霉(Penicillium citrinum)CR-2菌株的木聚糖酶编码基因xyl,该基因全长984 bp,编码327个氨基酸,无内含子序列,具有完整开放阅读框。其编码的氨基酸序列N端具有一段包含19个氨基酸的信号肽序列,并具有糖基水解酶第10家族(GH10)的保守催化域特征,推测该酶属于第10家族成员。将该基因与毕赤酵母表达载体pPIC9相连接构建重组载体pPIC9-XYL,电击转化至毕赤酵母GS115菌株中。挑选阳性重组子经测序、酶活性以及SDS电泳分析表明,xyl基因成功在毕赤酵母中分泌表达,重组酶活性可达214.15 IU/mL。该重组酶最适温度与最适pH分别为50℃和4.5,且具有良好的pH和热稳定性。     

毕赤酵母Kex2蛋白酶的同源表达及酶学性质 *

Kex2蛋白酶是一种来源于酵母的前体加工蛋白酶。利用毕赤酵母(Pichia pastoris)同源表达来源于毕赤酵母的Kex2蛋白酶(PPKex2),研究其表达特性和酶学性质,同时与毕赤酵母表达的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Kex2蛋白酶(SCKex2)进行比较。首先,分别从毕赤酵母和酿酒酵母基因组中获得Kex2基因,将其插入到表达载体pPIC9K中,并转化毕赤酵母菌株GS115。重组菌株经甲醇诱导表达后,结果表明PPKex2的发酵上清液比活是SCKex2的7倍。Kex2蛋白酶经Q-FF强阴离子交换柱纯化后进行酶学性质研究。酶学性质研究结果表明,PPKex2的最适反应pH是8.0~9.0,最适反应温度是37℃,与SCKex2性质相近。在稳定性方面,PPKex2在pH 7.0时最稳定,在碱性条件下的稳定性高于SCKex2,在酸性条件下的稳定性低于SCKex2,另外PPKex2的温度稳定性略低于SCKex2。酶促反应动力学研究表明,PPKex2的k_cat和k_cat/K_m值分别为SCKex2的4.8倍和3.3倍。首次报道了同源表达毕赤酵母Kex2蛋白酶的表达特性及酶学性质,为其今后的研究及应用奠定了基础。     

耐酸性黑曲霉β-甘露聚糖酶的克隆及其在毕赤酵母中的表达分析

目的:克隆黑曲霉β-甘露聚糖酶基因,研究该基因在毕赤酵母中的表达情况。方法:运用RT-PCR从黑曲霉AN070902中克隆β-甘露聚糖酶cDNA片段,与载体pPIC9K相连,构建重组载体VMAN-pPIC9K,电转化毕赤酵母GS115,筛选产酶最高菌株进行5 L液体发酵,对该菌株所产重组酶进行酶学性质分析。结果:克隆获得1152 bpcDNA,编码由383个氨基酸残基组成的蛋白质,该蛋白质属于GH5家族,理论pI和相对分子质量分别为4.48和41.6×103;筛选获得的重组菌株VMAN-pPIC9K-GS115在5 L液体发酵中上清酶活达11 785 U/mL;表达的重组酶是一种酸性β-甘露聚糖酶,最适反应pH值为3.0,经pH2.0～9.0处理2 h后剩余酶活保持90%以上;该重组酶最适反应温度为65℃,70℃处理1 h后剩余酶活保持75%以上;该重组酶活性被1 mmol/L的Fe3+和Mn2+显著抑制,被1mmol/L的Co2+显著激活。结论:重组耐酸性β-甘露聚糖酶的特性,决定了其在工业生产中,特别是动物饲料和食品加工中具有应用价值。     

蜡样芽孢杆菌聚乙烯醇脱氢酶的表达及酶学特性

【背景】聚乙烯醇脱氢酶(polyvinyl alcohol dehydrogenase,PVADH)能够使聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)氧化脱氢,在PVA的生物降解过程中起到重要作用。【目的】从PVA降解菌株蜡样芽孢杆菌DG01中获取pvadh基因,实现PVADH在毕赤酵母中的异源表达并探究其对不同型号PVA的降解特异性,为PVADH在PVA实际降解中的应用提供指导。【方法】通过反转录扩增技术获得长度为1 965 bp的pvadh基因片段,构建pPIC9K-cpvadh重组表达质粒并在毕赤酵母GS115中实现异源表达,甲醇诱导表达蛋白,进行分离纯化后对其酶学性质及降解特异性进行研究。【结果】最佳发酵条件下PVADH粗酶液酶活达到54.55 U/mL。经分离纯化后表达蛋白PVADH的比酶活为173.42 U/mg,分子量为67.1 kDa,等电点为6.06,该酶最适作用温度为41℃,最适作用pH值为7.5,在27-32℃、pH 7.0-8.0条件下酶的半衰期超过4 h,1 mmol/L的Ca2+对酶活力有激活作用。PVADH分别作用于PVA1788、PVA1799...     

Expression of Humicola insolens (NC3) endo-β-glucanase Ⅱgene in Pichia pastoris and anylysis of enzymic properties

[目的]在毕赤酵母中表达特异腐质霉Humicola insolens的中性内切葡聚糖酶Ⅱ,并对其性质加以研究.[方法]利用RT-PCR的方法,以特异腐质霉(Humicola insolens)NC3总RNA为模板,克隆到中性内切葡聚糖酶Ⅱ基因(egⅡ的cDNA.将其插入表达载体pPIC9K,重组质粒经线性化后电击转化毕赤酵母(Pichia pastoris)菌株GS115.[结果]SDS-PAGE和酶活的检测结果均表明:egⅡ基因在毕赤酵母中成功表达.重组酶的部分酶学性质研究表明,该酶的最适反应温度为70℃,且在65℃以下具有较好的热稳定性.最适反应pH为6.5,在pH 6.0-7.0之间有较好的稳定性.[结论]用重组毕赤酵母可高效表达外源中性内切葡聚糖酶,为其今后在工业应用奠定了基础.     

共表达分子伴侣PDI和Ero1对葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中表达的影响

通过单独表达蛋白质分子伴侣二硫键异构酶(PDI)和共表达PDI和内质网氧化还原酶(Ero1),提高重组葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中的分泌表达。将构建的蛋白质分子伴侣表达载体p PICZ/PDI和p PICZ/Ero1-PDI线性化后,电击转化重组毕赤酵母X33/p MD-GOD细胞,用含有250μg/m L G418和50μg/m L Zeocin的YPD双抗平板筛选阳性转化子,阳性转化子进行试管发酵和10 L发酵培养后,分析共表达PDI和Ero1-PDI对GOD表达水平的影响。结果显示,共表达PDI及Ero1-PDI分别使葡萄糖氧化酶在10 L发酵罐中30℃培养,酶活分别达到476 U/m L和736 U/m L,相比原始菌株在相同条件下分别提高了29.7%和100%。整合分子伴侣PDI和Ero1促进蛋白正确折叠明显地提高葡萄糖氧化酶蛋白表达。     

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。     

植酸酶phyA基因在解脂耶氏酵母po1h中的表达

本实验通过PCR方法从毕赤酵母GS115-phyA中扩增出不含有信号肽及内含子的黑曲霉NRRL3135植酸酶phyA基因,并将其克隆到表达载体pINA1297中,得到表达载体pINA1297-phyA,利用醋酸锂转化法将线性化载体转化到解脂耶氏酵母po1h中,通过YNBcasa和PPB平板筛选出阳性表达菌株,阳性菌株在YM培养基中28℃培养6d后酶活达到最大为636.23U/mL。表达上清经SDS-PAGE分析得到表达植酸酶分子量约为130kDa,但通过去糖基化处理后其分子量变为51kDa,与理论值相符。经过酶学性质分析表明重组植酸酶最适pH为5.5,最适温度为55℃,该酶在pH2.0~8.0处理1h后仍有较高酶活,并且90℃处理10min后还有86.08%的残留酶活,其抵抗胃蛋白酶和胰蛋白酶能力也较强。     

内切葡聚糖酶基因在大肠杆菌与毕赤酵母中的表达

根据绿色木霉(Trichoderma viride)WL 0422菌株内切葡聚糖酶基因egⅡ的cDNA序列,设计特异引物,以重组质粒pTG19-T-egⅡ为模板,扩增得到全长1 194bp的egⅡ成熟肽cDNA片段.将该片段分别克隆到大肠杆菌(Escherichia coil)表达载体pET-28a( )和毕赤酵母(Pichia pastoris)表达载体pPIC9K中,并在大肠杆菌Rosset(DE3)和毕赤酵母GS115中进行了表达.重组大肠杆菌表达蛋白占菌体总蛋白的15%,表达产物无内切葡聚糖酶活性.重组毕赤酵母经甲醇诱导实现了分泌表达,在摇床水平上酶活性达到2 788U/ml.酶学性质分析表明,该酶作用的最适pH为4.5,pH 3.5～6.0范围内酶活性保留在80%以上;最适温度为50℃,55℃以下酶的稳定性在90%以上.     

热稳定α-半乳糖苷酶基因在毕赤酵母中的分泌表达及酶学性质研究

克隆前期筛得分枝犁头霉Absidia ramosa WL511的热稳定α-半乳糖苷酶cDNA基因aga(GenBank No.DQ234280),将aga基因插入表达载体pPICZαA并电转化整合到毕赤酵母P.pastoris GS115的染色体上。30℃、甲醇流加量0.5%(V/V)时,酵母发酵上清液中酶活达32U/ml。纯化后酶的比活力为137U/mg,SDS-PAGE显示单一条带,凝胶过滤和SDS-PAGE估算其分子量分别为348kDa和87kDa,该酶为四聚体结构,糖基化导致重组蛋白的分子量比原酶大6kDa。该酶等电点为5.2,最适反应温度73℃,最适pH6.8,60℃以下及pH5.5～9.0范围内活性稳定。75℃时保温2小时保留54%的酶活,85℃时酶活完全消失。以对硝基苯酚-α-D-半乳糖苷为底物,该酶Km值为0.42mmol/Lol/L;Vmax为413U/mg;kcat为64531/min。     

耐热α-半乳糖苷酶的高效表达及酶学性质初探

[目的]实现耐热α-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的高效表达,并初步研究其酶学性质。[方法]克隆来源于埃默森篮状菌(Talaromyces emersonii)的α-半乳糖苷酶基因TEgal,构建p AO815-TEgal重组表达载体,采用DNS法测定其水解活性及酶学性质;通过薄层层析研究其水解底物谱;并构建TEgal基因多拷贝表达框,实现了该基因的高效表达。[结果]TEgal对棉籽糖水解活性最高9. 5 U/m L,最适温度75℃,最适pH值3. 5; Na~+、K~+对TEgal有促进作用,Mg~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)、Ca~(2+)、Fe~(2+)、Zn~(2+)均能抑制酶活,多拷贝重组表达菌株活性最高为22. 4 U/m L。[结论]成功构建耐热α-半乳糖苷酶高效表达菌株,通过提升基因剂量将酶活和蛋白含量提高了135%和356%。     

FAD依赖的葡萄糖脱氢酶多拷贝毕赤酵母菌株的构建及高效表达

通过体外多拷贝构建实现FAD依赖的葡萄糖脱氢酶(FAD-GDH)在毕赤酵母(Pichia pastoris)X33菌株中的高效表达。将前期构建的经密码子偏好性优化FAD-GDH基因插入到pPICZαA质粒中，通过同尾酶法酶切酶连构建含1～4个表达盒的重组表达质粒，分别电转至毕赤酵母X33中，成功筛选到各种重组菌株。qRT-PCR测定结果表明，载体所含的表达盒数目与嵌合进毕赤酵母基因组中的GDH基因拷贝数之间存在正相关关系。重组菌在试管水平用甲醇诱导72 h,酶活达到最高，其中4拷贝的转化子表达水平最高；选择1拷贝和4拷贝转化子进行10 L发酵罐扩大培养，1拷贝菌株诱导108 h酶活达到最高697.125 U/mL,4拷贝菌株诱导132 h酶活达到最高1 063.279 U/mL,比1拷贝酶活提高52.52%。结果表明通过增加目的基因拷贝数策略有助于提高FAD-GDH的表达量，为其进一步扩大生产提供参考。     

一株海洋低温葡萄糖氧化酶菌株的筛选、鉴定及部分酶学性质

【目的】从海洋样品中分离筛选出产葡萄糖氧化酶菌株。【方法】采用双层平板筛选法进行初筛、复筛确定一株酶活较好的菌株,命名为GOD2(Glucose oxidase)。通过形态学、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析研究其分类地位,并对其产生的葡萄糖氧化酶进行分离纯化和部分酶学性质的研究。【结果】细菌GOD2为产葡萄糖氧化酶菌株且遗传稳定,初步鉴定该菌株为假单胞杆菌(Pseudomonas migulae),其所产酶最适反应温度为20°C,热稳定性较差,40°C剩余相对酶活80%;超过40°C酶活力迅速下降。【结论】GOD2是一株极具研究价值的产低温葡萄糖氧化酶菌株。目前没有关于利用该菌生产葡萄糖氧化酶的报道。     

热带假丝酵母XYL1在Pichia pastoris中的表达及固定化细胞发酵生产木糖醇

利用克隆获得的具有双重辅酶依赖性的热带假丝酵母xyl1基因,通过表达载体pGAPZB转入巴斯德毕赤酵母X-33,采用海藻酸钙凝胶包埋法固定该重组菌,研究固定化条件下玉米芯水解液的发酵特性,实现对玉米芯等农业废弃物资源的利用。结果表明,转化xyl1基因的巴斯德毕赤酵母X-33的总酶活达到1.64U/mg。固定化细胞的最适发酵条件为pH 6.0、30℃、接种量20%、装液量28%、转速130r/min,木糖醇转化率为37.5%。为生物转化法大规模生产木糖醇以及乙醇提供新的选择途径。