Nisin高产菌株的高通量筛选

【目的】乳酸链球菌素(nisin)是一种天然生物活性抗菌肽,对包括食品腐败菌和致病菌在内的许多革兰氏阳性菌具有强烈的抑制作用,而用作食品的防腐剂。本研究通过建立高通量筛选方法,实现高效快速省力的高产菌株筛选,为工业上筛选高产菌株提供研究方案。【方法】通过对Lactococcus lactis ATCC11454菌株进行紫外诱变,获得2511株突变株。利用Biomek FXP自动工作站建立96微孔板的高通量筛选方法,突变株经高通量挑选、菌种培养及菌液稀释后,加入到生长至对数中期的藤黄微球菌中,采用改进后的比浊法快速检测nisin生物活性。用此方法对突变株进行初筛、复筛后可得到nisin高产菌株,并通过摇瓶发酵评估高通量筛选方法。【结果】确定比浊法检测的条件为:nisin活性稀释在10–25 IU/m L范围内,与藤黄微球菌反应2 h后检测藤黄微球菌的菌体量(OD600)。2511株突变株经过2轮高通量筛选,最终获得约50株产量提升的菌株,对其中8株进行摇瓶精确测量,显示产量均有提高,并且其中一株产量提升了30%,成功建立了高通量筛选nisin高产菌株的方法。【结论】利用比浊检测法,在其基础上成功建立高通量筛选高产nisin菌的方法,经过初筛复筛,整个周期由1人耗时5 d即可完成2511株突变株的筛选工作。相较于传统的选育方法,高通量筛选具有快速、稳定、高效的特点,提高了筛选效率,缩短了选育周期,是工业上筛选高产nisin菌的有效手段。     

乳链菌肽前体基因（nisZ）在乳酸乳球菌中的克隆和表达

用PCR技术从克隆有完整乳链菌肽生物合成基因簇（来自于乳链菌肽高产菌株L.lactis AL2)的重组噬菌体λHJ-3中扩增了编码乳链菌肽的前体基因,与pMG36e连接得到重组质粒pHJ201,用电击转化法将pHJ201转化到L.lactis NZ9800中,经活性测定和Tricine－SDS－PAGE电泳证实乳链菌肽前体基因获得了功能表达。DNA序列分析表明乳链菌肽高产菌株L.lactis AL2产生的是NisinZ。发现pHJ201d L.lactis NZ9800 中有良好的稳定性。     

Nisin生物合成有关基因的遗传分析

乳链菌肽是某些乳酸乳球菌产生的细菌素,是目前发现的各种细菌素中最重要的一种。因其具有较大经济价值而研究最为深入,有关它的理化性质及其应用已有文献报道。细菌素这类抗菌物质都是多肽或蛋白质,有分子量小,且结构复杂的特点。Ｋｌｅａｎｈａｍｍｅｒ等依据细菌素的分子量大小,热稳定性及修饰氨基酸等因素,把乳酸菌产生的抗菌蛋白质分为三类：１．热稳定的小肽２．热敏感的大蛋白质３．修饰性朋肽。它们的生物合成方式有核     

乳酸乳球菌Nisin抗性基因nisI的克隆及作为筛选标记

情况良好,遗传性能稳定,这表明nisl基因赋予了宿主菌MG1363对Nisin的抗性.[结论]nisl可以作为筛选标记用于食品级表达载体的构建.     

Nisin生物合成有关基因的遗传分析

乳链菌肽（ｎｉｓｉｎ）是某些乳酸乳球菌（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓｌａｃｔｉｓ）产生的细菌素,是目前发现的各种细菌素中最重要的一种。因其具有较大经济价值而研究最为深入。有关它的理化性质及其应用已有文献报道［１,３］。细菌素这类抗菌物质都是多肽或蛋白质,有分子量小,且结构复杂的特点。Ｋｌｅａｎｈａｍｍｅｒ等［４］依据细菌素的分子量大小,热稳定性及修饰氨基酸等因素,把乳酸菌产生的抗菌蛋白质分为三类：（１）热稳定的小肽（２）热敏感的大蛋白质（３）修饰性多肽。它们的生物合成方式有核糖体合成和非核糖体合成两种。ｎｉｓｉｎ属于修饰性多肽细菌素,羊毛硫细菌素（Ｌａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ）的一种,由核糖体合成。对它的研究已从初期的理化性质深入到分子遗传学水平。本文重点介绍ｎｉｓｉｎ的生物合成有关基因的遗传分析     

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.     

高流动性蛋白基因过量表达对果蝇发育的影响

HmgD基因编码果蝇高流动性蛋白（High mobility group proteins, HMG）的同源物,它可以参与染色质的组装。目前关于HMGD蛋白在果蝇胚胎发育过程中的作用尚无定论。我们采用UAS-Gal4系统,通过功能获得性突变的方法研究了HmgD基因过量表达对果蝇发育的影响。结果表明：HmgD过量表达对果蝇胚胎期发育的影响较弱,而对后期幼虫的发育具有很大的影响;HmgD过量表达的果蝇胚胎死亡率增高,但这种影响不是很大,因为一部分胚胎仍然能够发育至成体;但是当HmgD在广泛表达的Gal4驱动子（ActGal4）的控制下过量表达时导致子代大量死亡,特别是用4个拷贝的转基因果蝇进行杂交时,后代中的突变型在三龄幼虫末期全部死亡;部分突变型幼虫体内长有黑色素瘤,其血淋巴中的血细胞数量极显著地高于野生型。RT-PCR分析表明,突变幼虫中与血细胞增殖有关的Ras-MAPK途径和Toll途径被异常激活。这些结果显示：HmgD过量表达可能引起染色质结构疏松,激活了特定的转录因子,从而引发了三龄幼虫期异常的转录调控,并导致幼虫死亡。     

人铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆和在乳酸乳球菌中的表达

采用RT-PCR技术从人肝总RNA中分离扩增了0.45kb的人铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn SOD)基因的cDNA序列,首先克隆至大肠杆菌表达质粒pET23b,进行了序列测定和超高表达。将Cu/Zn SOD cDNA亚克隆至乳酸乳球菌表达载体pMG36e,用电穿孔法将重组质粒pMG36esod转化到乳酸乳球菌中,获得Cu/Zn SOD的组成型表达,其表达量约占乳酸乳球菌可溶性蛋白的5%以上,活性染色表明该工程菌表达的Cu/Zn SOD具有较好的酶活性。     

乳酸片球菌L-乳酸脱氢酶基因的克隆及在重组大肠杆菌JH12中的过量表达

以工程菌Escherichia coli SZ85基因组为模板,克隆得到乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)的L-乳酸脱氢酶基因(ldhL),连接到pUcm-T载体后,双酶切然后将其连接到表达载体pET-28a上,重组质粒经筛选后转入染色体上含有ldhL基因(来源P.acidilactici)的工程菌Escherichia coli JH12。P.acidilactici的ldhL基因过量表达体系E.coli JH12(pET-28a-ldhL)能利用浓度7%的木糖为碳源进行厌氧发酵,过量表达ldhL使L-乳酸产量提高了10 g/L,达64.86 g/L,糖酸转化率高达96%。     

乳酸乳球菌食品级表达载体的研究进展

乳酸乳球菌（L.lactis）是乳球菌属中最重要和最典型的一个种,在食品工业中应用广泛,被公认为安全的（generally regards as safe,GRAS）食品级微生物。以乳酸乳球菌作为宿主菌,构建表达载体用来表达异源蛋白和酶,逐渐成为食品工业、生物制药和疫苗研究的热点。近年来,乳酸乳球菌的分子微生物学研究取得了重大进展,这为表达载体的构建奠定了基础,一些具有不同用途的乳酸乳球菌基因表达载体已经构建,用来表达抗原蛋白、细胞因子和生物酶等。其中,以来源于食品级微生物的DNA片段构建的食品级表达载体引起人们的关注。     

乳酸链球菌肽发酵动力学的研究

提出了在恒定不同pH的发酵条件下,乳酸链球菌SM526的菌体生长、底物消耗、乳酸及Nisin产生的动力学模型。菌体生长、乳酸及Nisin产生用逻辑方程描述,而底物消耗是菌体生长和乳酸产生速率的函数。模型表明,乳酸链球菌SM526菌体生长和乳酸产生的最佳pH为7．0,而Nisin产生的最佳pH却为6．5。     

sacA and nisA genes are not always linked in Lactococcus lactis subsp. lactis strains

Sixty-seven lactococcal strains arising from dairy habitat were screened for the presence of the sucrose 6-phosphate hydrolase gene by polymerase chain reaction. Of the strains tested, 35.8% were able to ferment sucrose as well as to harbour the sucrose-6-phosphate hydrolase gene, even though they were unable to produce nisin as well as to show the nisin structural gene. After pulsed-field gel electrophoresis and hybridisation all Suc⁺Nis⁻ strains exhibited physical linkage between sacA gene and the left end of lactococcal transposons (Tn5276 or Tn5301) without linkage to nisin genes. However, we were unable to transfer the sacA gene as well as to detect Suc⁻ derivatives from Suc⁺Nis⁻ strains after conjugation and curing experiments.     

乳链菌肽的分离纯化和部分生物学性质

用乳酸链球菌ＳＭ５２６进行乳链菌肽的发酵生产,产量为４０～５０ｍｇ／ｌ．经中空纤维超滤器超滤,非极性大孔吸附树脂ＸＡＤ－２层析,ＣＭ－ＳｅｐｈａｄｅｘＣ－２５层析和ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－５０层析纯化了该肽。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ表明达均一,ＲＰ－ＨＰＬＣ表明其纯度不低于９５％。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ测其Ｍｒ约为３６００,用ＩＥＦ测其等电点为９．５．酸性条件下稳定且抗热;对胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶不敏感,但对α－胰凝乳酶和蛋白酶Ｋ敏感。乳链菌肽对多种革兰氏阳性菌有强烈的抑制作用;以枯草杆菌和金黄色葡萄球菌为指示菌,其作用方式是杀菌。     

High nisin Z production by Lactococcus lactis UL719 in whey permeate with aeration

The influence of controlled pH (5.0–6.5) and initial dissolved oxygen level (0–90% air saturation) on nisin Z production in a yeast extract/Tween 80-supplemented whey permeate (SWP) was examined during batch fermentations with citrate positive Lactococcus lactis subsp. lactis UL719. The total activity corresponding to the sum of soluble and cell-bound activities, as measured by a critical dilution method, was more than 50% lower at pH 5.0 than in the range 5.5–6.5, although the specific production decreased as pH increased. A maximum nisin Z activity of 8200 AU/ml (4100IU/ml) was observed in the supernatant after 8h of culture for pH ranging from 5.5 to 6.5. Prolonging the culture beyond 12h decreased this activity at pH 6.0 and 6.5 but not at pH 5.5 or 5.0. A corresponding increase in cell-bound activity was probably due to adsorption of soluble bacteriocin to the cell wall. Aeration increased cell-bound and total activity to maximum values of 32800 and 41000 AU/ml (16400 and 20500IU/ml), respectively, with an initial level of 60% air saturation after 24h of incubation at pH 6.0. The specific production at 60% or 90% initial air saturation was eight-fold higher than at 0%.     

利用PCR技术克隆乳链菌肽前体基因

乳链菌肽(Nisin)是由核糖体合成,经翻译后修饰、加工而含有稀有氨基酸的一种小肽分子。它对许多革兰氏阳性菌,包括利斯特氏菌属、梭菌属和芽孢杆菌属这些腐败苗和病原菌有强烈抑制作用。 已被50多个国家和地区广泛应用于乳制品、罐头食品、高蛋白食品及乙醇饮料的防腐保鲜,是越来越 受到人们重视的一种无毒的天然食品防腐剂⑴。对乳链菌肽分子结构与功能及生物合成遗传控制的研 究不仅有应用价值,而且有其理论意义。本实验室以产乳链菌肽的乳酸乳酸球菌ATCC 11454总DNA 为模板,利用PCR技术成功地扩增了乳链菌肽前体基因,并对其核苷酸序列进行了测定。     

Synergistic effects of nisin and thymol on antimicrobial activities in Listeria monocytogenes and Bacillus subtilis

Nisin Z and thymol were tested, alone and in combination, for antibacterial activity against Listeria monocytogenes ATCC 7644 and Bacillus subtilis ATCC 33712. The antibacterial effect of nisin Z, produced by Lactococcus lactis KE3 isolated from the traditional Moroccan fermented milk, was greatly potentiated by sub-inhibitory concentrations of thymol in both bacterial strains. Our data showed that the concentration of nisin required for effective control of food-borne pathogenic bacteria could be considerably lowered by the use of thymol in combination. The use of low concentrations of nisin could lead to a less favourable condition for the occurrence of nisin-resistant bacterial sub-populations.     

Anthrax lethal toxin-induced mitogenic response of human T-cells

Bacillus anthracis lethal toxin (PALF) stimulated the proliferation of human peripheral blood T-cells in vitro. Activation of T-lymphocytes by PALF required the presence of monocytes and did not result from a collaborative effect between T-cells and B-cells. PALF acted directly on monocytes and independently of T-cells. The monocytes contributed to the proliferation of T-cells by secretion of mediator(s). The mitogenic activity of the lethal toxin was dependent on its metalloprotease activity.     

乳链菌肽高产菌株的选育及其基因定位

以乳酸乳酸球菌7962为原始菌株,用紫外线、LiCl、(60)~Co及8-MOP+NUV等多种理化诱变剂对其进行诱变处理,获得一株乳链菌肽高产突变株AL2。其效价稳定在2300～2500Iu/ml。经DNA杂交证实,编码乳链菌肽的前体基因位于染色体上,其遗传性状是稳定的。毒理试验表明AL2及其产物属于实际无毒类物质。