操纵子前导区的修饰及PRPP合成途径的加强对大肠杆菌积累L-组氨酸的影响

目的:基于转酮酶基因缺失菌株MG1655-ΔtktA,研究启动子替换L-组氨酸操纵子前导区及6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因zwf、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因gnd、PRPP合成酶基因prs的过表达对大肠杆菌产L-组氨酸的影响。方法:通过Red重组系统用T5启动子替换L-组氨酸操纵子前导区;构建gnd和zwf串联表达载体gnd-zwf-pSTV28,prs表达载体prs-pQE30。通过摇瓶发酵,考察上述改造对大肠杆菌积累L-组氨酸的影响。结果:测定结果显示,改造菌株的发酵液中均能实现L-组氨酸积累,平均分别为MG1655-ΔtktA-PT5,60.12 mg/L;MG1655-ΔtktA-PT5(prs-pQE30),66.47mg/L;MG1655-ΔtktA-PT5(zwf-gnd-pSTV28),89.69 mg/L;MG1655-ΔtktA-PT5(prs-pQE30,zwf-gnd-pSTV28),111.56 mg/L。结论:L-组氨酸操纵子前导区的修饰使菌株合成L-组氨酸的能力大大增强,而氧化戊糖磷酸途径的加强和PRPP合成酶活性的提高能够进一步提高产量。     

蜡样芽孢杆菌ATCC14579核黄素操纵子的克隆及在枯草芽孢杆菌中的表达

利用BLAST从B．cereus ATCC14579的基因组中找到一段与枯草芽孢杆茵核黄素操纵子具有较高相似性的4．6kb大小的基因组DNA片段,该片段中含有完整的核黄素操纵子。该操纵子结构基因的编码产物的氨基酸序列与枯草芽孢杆菌核黄素操纵子相应结构基因的编码产物的氨基酸序列具有99％的同源性。该片段被克隆到大肠杆茵一枯草芽孢杆茵穿梭载体pHP13M中。表达分析的结果表明B．cereus ATCC14579核黄素操纵子可在大肠杆茵和枯草芽孢杆菌中表达。利用PCR方法用来自枯草杆菌的sac B基因的启动子替换B．cereus ATCC14579核黄素操纵子原有的启动子使其更好表达。替换启动子后的核黄素操纵子在本文使用的发酵条件下有较好的表达,核黄素产量从39．5mg／L增加到61．7mg/L.     

过表达TatAdCd转位酶对枯草芽孢杆菌脂肪酶分泌的影响

【目的】研究过表达枯草芽孢杆菌Tat运输途径的Tat Ad Cd转位酶对促进脂肪酶分泌的影响。【方法】用cdd基因的串联启动子和前导区,替换tat AD-CD操纵子的启动子和前导区,并在染色体sac B基因位点整合表达;采用q RT-PCR方法表征tat AD-CD操纵子的表达水平;用脂肪酶表达质粒p HP13L转化Tat Ad Cd转位酶过表达菌株,构建产脂肪酶重组菌。通过测定脂肪酶活性,以及聚丙烯酰胺凝胶电泳,考察Tat Ad Cd转位酶过表达对脂肪酶分泌的影响。【结果】tat AD-CD操纵子被过表达,其胞内m RNA相对水平提高了185倍。Tat Ad Cd转位酶的过表达,使脂肪酶发酵单位提高了40%。【结论】使用cdd基因的串联启动子和前导区,能够有效地过表达目的基因;枯草芽孢杆菌脂肪酶可以同时经由Sec途径和Tat途径分泌;过表达Tat Ad Cd转位酶,能够显著提高脂肪酶的分泌量。     

枯草芽孢杆菌基因修饰生产核黄素

【目的】研究枯草芽孢杆菌核黄素合成途径、木糖代谢相关基因修饰对核黄素合成的影响。【方法】单独过表达或共同过表达核黄素操纵子中的基因、过表达木糖代谢相关基因构建相应的重组菌株。通过测定和比较重组菌株摇瓶发酵的核黄素产量和生物量,表征各个基因修饰的效应。采用摇瓶和5 L罐发酵,考察木糖作为主要碳源以及木糖与蔗糖共代谢对核黄素发酵的影响。【结果】ribA基因单独过表达,使核黄素产量提高99%,但生物量降低30%,出现细胞自溶现象。ribA-ribH基因共表达,使核黄素产量提高280%,并且无细胞自溶和生物量下降现象。1.5%蔗糖与6.5%木糖作为碳源,5 L发酵罐发酵70 h,核黄素产量达到3.6 g/L,与8%蔗糖为碳源的发酵相比,核黄素产量提高80%。木糖代谢相关基因过表达,均明显降低核黄素产量。【结论】与ribA基因单独过表达相比,ribA-ribH基因共表达可有效避免细胞自溶现象,并能进一步提高核黄素产量。蔗糖与木糖共代谢,能够改善前体物供给,有利于提高核黄素产量。     

铜绿假单胞菌中一个新的吩嗪合成调节基因

[目的]在次抑制浓度四环素条件下,研究铜绿假单胞菌phzAl操纵子的调节基因及调节途径.[方法]对转座突变库中phaAl操纵子表达发生变化的突变体,进行随机PCR、基因测序及比对,确定突变位点.并以发光杆菌的荧光素酶基因操纵子luxCDABE为报道基因,研究基因调节作用及调节路径.[结果]在两株突变体PAM0487和PAM0487R中phzAl操纵子的表达降低,这两株突变体的突变基因确定为假定钼元素转运蛋白调节子PA0487基因.[结论]PA0487是phzAl操纵子表达的一个新的正向调节子,并对密度感应系统相关基因的表达有凋节作用.     

ECF-σ^5因子参与阿维链霉菌中阿维菌素合成和环境胁迫的研究北大核心CSCD

【目的】研究阿维链霉菌中ECF-σ^5子对阿维菌素合成、形态分化和环境胁迫的调控,为揭示阿维菌素生物合成的调控机制和ECF-σ因子的调控网络提供依据。【方法】构建sig5基因缺失、回补和过表达菌株,通过形态观察和摇瓶发酵实验初步确定σ^5形态分化、菌体生长和阿维菌素合成的影响。进一步通过RT-q PCR、EMSA和Ch IP实验寻找确定σ^5靶基因,再通过胁迫实验揭示σ^5能参与的胁迫反应。【结果】对sig5相关突变株的摇瓶发酵和形态观察结果表明,σ^5阿维菌素合成具有抑制作用,但不影响菌体生长和形态分化。sig5基因缺失导致阿维菌素生物合成途径特异性正调控基因ave R和结构基因ave A1的转录水平提高,但σ^5不与ave R和ave A1的启动子区结合。σ^5结合在自身基因及附近基因SAV612、SAV615、SAV618的启动子区,正调控这些基因及所在操纵子的表达。胁迫实验暗示σ^5能参与渗透压引起的胁迫反应。【结论】ECF-σ^5子在转录水平间接负调控阿维菌素的合成。     

利用Red重组工程技术解决外源基因在大肠杆菌染色体lac操纵子中的表达

为了应用Red重组工程技术实现外源基因在大肠杆菌染色体上的表达, 寻找染色体上外源蛋白的稳定高效表达位点, 使用Red重组工程系统和kan/sacB无痕迹修饰技术, 将易于定量分析的荧光素酶报告基因替换DY330染色体lac操纵子中的lacZ基因。检测该位点的表达效率结果显示: 大肠杆菌染色体上lac操纵子能够高效稳定表达外源基因, 初步证明了染色体可以作为外源蛋白或抗原的表达载体, 不会影响细菌的生长繁殖。     

利用Red重组工程技术解决外源基因在大肠杆菌染色体lac操纵子中的表达

为了应用Red重组工程技术实现外源基因在大肠杆菌染色体上的表达, 寻找染色体上外源蛋白的稳定高效表达位点, 使用Red重组工程系统和kan/sacB无痕迹修饰技术, 将易于定量分析的荧光素酶报告基因替换DY330染色体lac操纵子中的lacZ基因。检测该位点的表达效率结果显示: 大肠杆菌染色体上lac操纵子能够高效稳定表达外源基因, 初步证明了染色体可以作为外源蛋白或抗原的表达载体, 不会影响细菌的生长繁殖。     

溶藻弧菌溶血活性检测及溶血素基因、启动子区功能

[目的]研究溶藻弧菌的溶血现象,溶血素基因vah的分布及vah基因、vah启动子区对溶藻弧菌溶血活性的贡献.[方法]对46株分离自华南沿海水生动物体内和海水的溶藻弧菌环境株及溶藻弧菌标准株1.1587进行溶血实验;比较具有溶血活性的溶藻弧菌野生株ZJ051、vah基因大肠杆菌BL21重组表达株、vah缺失突变株和基因回补株间溶血能力的差异;检测vah基因在溶藻弧菌中的分布,比较溶血株与非溶血株vah基因及上游启动子区的序列差异.[结果]47.8％的溶藻弧菌菌株产生溶血活性,因此溶血现象普遍存在于溶藻弧菌环境株中;vah基因的表达产物具有溶血活性,vah基因缺失突变株不具有溶血活性,而vah基因回补株恢复溶血活性.vah基因普遍存在于溶藻弧菌中,且基因序列非常相似,氨基酸序列完全相同,然而不同菌株的启动子区第188-190碱基位点存在差异.[结论]溶藻弧菌vah基因是造成溶藻弧菌溶血的直接原因,但溶藻弧菌溶血能力的差异并非是由vah基因本身差异决定,极有可能与启动子区第188-190碱基位点相关.     

枯草芽孢杆菌核黄素操纵子rib operon的克隆与表达

目的:构建产核黄素的枯草芽孢杆菌基因工程菌.方法:以穿梭载体pEB03构建核黄素操纵子的表达质粒载体pGJB13和pGJB14,与质粒pMX45分别转化产核黄素的枯草芽孢杆菌GJ07,并通过发酵摇瓶实验检测核黄素的产量.结果:得到产核黄素的工程菌GJ13 、GJ14和GJ08,在以蔗糖为碳源的发酵条件下,GJ08可产核黄素820mg/L,提高了约55%.结论:得到了产核黄素的高产菌种G J08.     

Biosynthesis of riboflavin: an unusual riboflavin synthase of Methanobacterium thermoautotrophicum.

Riboflavin synthase was purified by a factor of about 1,500 from cell extract of Methanobacterium thermoautotrophicum. The enzyme had a specific activity of about 2,700 nmol mg(-1) h(-1) at 65 degrees C, which is relatively low compared to those of riboflavin synthases of eubacteria and yeast. Amino acid sequences obtained after proteolytic cleavage had no similarity with known riboflavin synthases. The gene coding for riboflavin synthase (designated ribC) was subsequently cloned by marker rescue with a ribC mutant of Escherichia coli. The ribC gene of M. thermoautotrophicum specifies a protein of 153 amino acid residues. The predicted amino acid sequence agrees with the information gleaned from Edman degradation of the isolated protein and shows 67% identity with the sequence predicted for the unannotated reading frame MJ1184 of Methanococcus jannaschii. The ribC gene is adjacent to a cluster of four genes with similarity to the genes cbiMNQO of Salmonella typhimurium, which form part of the cob operon (this operon contains most of the genes involved in the biosynthesis of vitamin B12). The amino acid sequence predicted by the ribC gene of M. thermoautotrophicum shows no similarity whatsoever to the sequences of riboflavin synthases of eubacteria and yeast. Most notably, the M. thermoautotrophicum protein does not show the internal sequence homology characteristic of eubacterial and yeast riboflavin synthases. The protein of M. thermoautotrophicum can be expressed efficiently in a recombinant E. coli strain. The specific activity of the purified, recombinant protein is 1,900 nmol mg(-1) h(-1) at 65 degrees C. In contrast to riboflavin synthases from eubacteria and fungi, the methanobacterial enzyme has an absolute requirement for magnesium ions. The 5' phosphate of 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine does not act as a substrate. The findings suggest that riboflavin synthase has evolved independently in eubacteria and methanobacteria.     

Use of the riboflavin synthase gene (ribC) as a model for development of an essential gene disruption and complementation system for Haemophilus influenzae

We have developed a system for rapid and reliable assessment of gene essentiality in Haemophilus influenzae Rd strain KW20. We constructed two "suicide" complementation vectors (pASK5 and pASK6) containing 5' and 3' regions of the nonessential ompP1 gene flanking a multiple cloning site and a selectable marker (a chloramphenicol resistance gene or a tetracycline resistance cassette). Transformation of H. influenzae with the complementation constructs directs chromosomal integration of a gene of interest into the ompP1 locus, where the strong, constitutive ompP1 promoter drives its expression. This single-copy, chromosome-based complementation system is useful for confirming the essentiality of disrupted genes of interest. It allows genetic analysis in a background free of interference from any upstream or downstream genetic elements and enables conclusive assignment of essentiality. We validated this system by using the riboflavin synthase gene (ribC), a component of the riboflavin biosynthetic pathway. Our results confirmed the essentiality of ribC for survival of H. influenzae Rd strain KW20 and demonstrated that a complementing copy of ribC placed under control of the ompP1 promoter reverses the lethal phenotype of a strain with ribC deleted.