不同信号肽对胞外β-(1,3)-葡聚糖酶在巴斯德毕赤酵母中表达的影响

目的:在胞外β-(1,3)-葡聚糖酶成熟肽的N端添加不同类型的信号肽,研究不同信号肽对其在巴斯德毕赤酵母中表达水平的影响。方法:通过融合PCR方法将α成熟交配因子(MFα)、成熟交配因子Pre肽(αPre)和共翻译转运信号肽(Bip信号肽)等3种信号肽的DNA片段连接至胞外β-(1,3)-葡聚糖酶成熟肽基因的5′端,利用PCR扩增包含其自身信号肽的胞外β-(1,3)-葡聚糖酶基因,将上述4种基因片段分别插入pPIC9质粒,再转化巴斯德毕赤酵母GS115宿主菌并诱导表达;测定胞外β-(1,3)-葡聚糖酶的活性,检测其表达水平。结果:目前在毕赤酵母中已广泛使用的MFα信号肽介导的胞外β-(1,3)-葡聚糖酶表达水平最高,其次是αPre,Bip信号肽介导的该酶表达水平是酶自身信号肽介导的表达水平的2倍。结论:共转运信号肽能够提高胞外β-(1,3)-葡聚糖酶的表达水平。     

植物β-1,3-葡聚糖酶及其基因

β 1 ,3 葡聚糖酶属PR 2类蛋白 ,能催化真菌细胞壁的重要成分-β 1 ,3 葡聚糖和 β 1 ,3 1 ,6 葡聚糖的水解 ,水解的寡糖产物是植物防御反应的重要激发子。β 1 ,3 葡聚糖酶在植物抵抗真菌病害中发挥着不可忽视的作用 ,关于 β 1 ,3 葡聚糖酶特别是其作用机制和基因表达调控的研究取得了突出进展。β 1 ,3 葡聚糖酶基因和其它抗病相关基因的综合利用将成为植物抗真菌基因工程的有效途径。     

白蚁及其共生菌来源的4种木质纤维素酶的共表达

天然的木质纤维素材料含有纤维素、半纤维素和木质素等成分。降解天然木质纤维素底物时,需要木质纤维素酶共同作用。近年在木质纤维素酶的相互协同作用方面的研究引起人们的关注,成为一个新的研究热点,文中使用两个不同的共表达载体pETDuet-1和pRSFDuet-1,在大肠杆菌中共表达了白蚁及其肠道微生物来源的β-葡萄糖苷酶、内切β-1,4-葡聚糖酶、漆酶和木聚糖酶这4种木质纤维素酶,经过SDS-PAGE分析得到了与理论值一致的蛋白条带,同时经过酶活验证,这4种蛋白都具有酶活性。以磷酸处理的微晶纤维素(PASC)为底物,测定了共表达酶粗酶液与单独表达酶混合液的协同作用因子,从还原糖的产量上经计算共表达的粗酶液比单独表达酶的混合液对PASC的降解协同作用提高44%;以滤纸和磷酸处理的玉米芯为底物,测定降解协同作用,分别提高了34%和20%。结果表明,共表达酶的降解效率要高于混合的单组分酶液降解效率的总和。     

Man5GlcNAc2哺乳动物甘露糖型糖蛋白的毕赤酵母表达系统构建

蛋白的糖基化对蛋白的活性、高级结构及功能都有重要的影响。酵母表达的糖蛋白不同于哺乳动物表达的杂合型或复杂型糖蛋白,而是高甘露糖型或过度甘露糖化糖蛋白。在前期成功敲除毕赤酵母α-1,6-甘露糖转移酶(Och1p)基因、阻断毕赤酵母过度糖基化,获得毕赤酵母过度糖基化缺陷菌株GJK01 (ura3、och1) 的基础上,通过表达不同物种来源的α-1,2-甘露糖苷酶I (MDSI) 的活性区与酵母自身定位信号的融合蛋白,并通过DSA-FACE (基于DNA测序仪的荧光辅助糖电泳) 分析筛选报告蛋白HSA/GM-CSF (人血清白蛋白与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子融合蛋白) 的糖基结构,发现当编码酿酒酵母α-1,2-甘露糖苷酶 (MnsI) 基因的内质网定位信号与带有完整C-端催化区的拟南芥MDSI基因融合表达时,毕赤酵母工程菌株能够合成Man5GlcNAc2哺乳动物甘露糖型糖蛋白。这为在酵母体内合成类似于哺乳动物杂合型或复杂型糖基化修饰的糖蛋白奠定了基础。     

产外切葡聚糖酶真菌的筛选鉴定及毕赤酵母中的表达

【目的】外切葡聚糖酶是纤维素酶组分中一类对结晶纤维素有降解作用的酶类,如何提高外切葡聚糖酶活力是研究的关键问题。【方法】从筛选鉴定得到的一株产外切葡聚糖酶酶活较高的黑曲霉Asp-524菌株出发,通过PCR技术克隆得到外切葡聚糖酶基因序列,生物学信息分析后,构建了毕赤酵母诱导型表达载体,实现了该基因在毕赤酵母中的成功表达。【结果】抗性筛选得到的阳性转化子,用终浓度为1%甲醇诱导5 d后,酶活达到4.74 U/mL。酶学性质分析显示重组外切葡聚糖酶最适pH为5.0,pH稳定性分析显示在pH为4.0-6.0范围内相对稳定,酶活能保持在最高酶活力的80%以上,最适反应温度为50°C,经60°C保温1 h后,酶活仍能保持80%以上。【结论】结果说明该外切葡聚糖酶具有较好的热稳定性和pH稳定性,这一研究为纤维素酶的实际应用奠定了一定基础。     

黄瓜膨胀素的重组表达及活性分析

目的:提高纤维素的酶水解效率和开发高效的纤维素酶水解过程。方法:采用RT-PCR方法从黄瓜胚轴细胞中分离了膨胀素S1的cDNA,并使之与毕赤酵母表达质粒pPICZ(A连接,形成重组质粒pPICZ(A-exs1。通过电转化方法,用质粒pPICZ(A-exs1转化巴氏毕赤酵母GS115,得到重组菌株P.pastoris-exs1。在该重组菌株中,膨胀素的基因通过同源重组整合在毕赤酵母的染色体上,并处于毕赤酵母甲醇氧化酶启动子的下游。重组菌株P.pastoris-exs1在甲醇诱导下可合成并分泌膨胀素。结果:培养上清液没有纤维素酶活性,但具有破坏滤纸纤维素结晶结构的能力。培养上清液与里氏木霉纤维素酶等量混合后,可使纤维素酶的滤纸酶活力提高50%。结论:采用巴氏毕赤酵母GS115重组成功表达了黄瓜膨胀素,其表达产物可以促进纤维素酶对滤纸的水解。     

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.     

特异腐质霉内切葡聚糖酶Ⅱ基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质

【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°C,且在65°C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。     

沙质微泡菌β-1,3(4)-葡聚糖酶的克隆表达及酶学性质

【背景】β-葡聚糖是自然界中广泛存在的非淀粉多糖,是谷类植物细胞壁的主要成分。β-葡聚糖酶能够水解β-葡聚糖生成低聚合度的寡糖,在食品、饲料、造纸等领域发挥着重要的作用。【目的】从海洋细菌沙质微泡菌(Microbulbifer arenaceous)中克隆到一个β-1,3(4)-葡聚糖酶基因,在大肠杆菌中可溶表达,研究其相关酶学性质。【方法】以沙质微泡菌(Microbulbifer arenaceous)基因组DNA为模板,克隆一个β-1,3(4)-葡聚糖酶基因(MaGlu16A),构建重组表达载体p ET-28a-MaGlu16A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酶学性质研究。【结果】MaGlu16A的最适pH和最适温度分别为pH 6.0和40°C,在pH 5.0-10.5和35°C以下稳定。对EDTA具有较高的抵抗性,在1 mmol/L和10 mmol/L EDTA浓度下仍保持99.3%和82.5%的酶活力。该酶能够有效水解可得然多糖、昆布多糖、大麦葡聚糖、地衣多糖、燕麦葡聚糖和酵母葡聚糖,水解产物主要为葡萄糖、二糖、三糖和四糖。【结论】海...     

疏绵状嗜热丝孢菌外切β-葡聚糖酶的基因克隆与酶学特征

【目的】疏绵状嗜热丝孢菌是一种嗜热丝状真菌,具有合成与分泌多种耐热酶的能力,从中找寻酶活高、耐热性能优良的β-葡聚糖酶。【方法】对疏绵状嗜热丝孢菌其中一个外切β-葡聚糖酶的编码基因gln B进行克隆,并在毕赤酵母GS115中表达。【结果】在摇瓶水平上重组菌的产酶活为11.5 U/m L,重组酶在SDS-PAGE中的大小约为48 k D。重组Gln B最适作用温度为65°C,最适作用p H为5.0;在低于50°C或p H 3.0-10.0之间具有良好稳定性。重组酶水解海带三糖,首先生成单糖和二糖,延长酶作用时间,可以进一步将其中的二糖部分水解为单糖。【结论】疏绵状嗜热丝孢菌来源的重组酶Gln B为外切β-葡聚糖酶,具有较好的耐热性能和p H稳定性。     

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.     

一株纤维素降解真菌的筛选及鉴定

[目的]分离筛选高效降解纤维素的真菌菌株,并研究其产酶能力.[方法]利用刚果红染色法从甘蔗地土壤中分离纤维素降解真菌,再通过测定滤纸的降解率及发酵酶活复筛.[结果]综合考虑水解圈,水解圈和菌株直径的比值(HC值),滤纸的降解率和复筛酶活,对试验真菌降解纤维素的能力进行综合评价,筛选到具有较强纤维素降解能力的真菌菌株SJ1,经形态学观察及分子生物学鉴定,该菌属于草酸青霉.其滤纸酶活、内切葡聚糖酶酶活(CMC酶活)、β-葡聚糖苷酶酶活和外切葡聚糖酶酶活(CBH酶活)分别为25.15、740.42、58.03和2.442 U/mL.[结论]菌株SJ1是一株十分具有研究开发潜力的纤维素酶生产菌株.     

寡糖对向日葵叶片细胞病程相关蛋白及细胞壁物质的诱导作用

用寡糖对向日葵叶片进行喷雾,研究了该寡糖对向日葵叶片细胞内几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶2种病程相关蛋白(PRs蛋白)以及木质素、富含羟脯氨酸蛋白(HRGP)2种细胞壁物质含量的影响.结果表明,经寡糖处理后,向日葵叶片中β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性均升高,最高值分别比同期CK增加36.38%和6.35%;木质素及HRGP含量也诱导增加,最高值分别比同期CK显著增加39.15%和47.13%.在寡糖处理后接种病原菌的向日葵叶片中,β-1,3-葡聚糖酶及细胞壁物质被诱导合成,且合成量均较单独寡糖处理与单独接种锈菌处理要高.研究发现,诱导向日葵幼苗叶片的几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性增强和细胞壁木质素、HRGP含量增加,可能是寡糖预处理增强向日葵抗锈性的内在机制.     

新鞘氨醇杆菌属9-1的纤维素酶基因Nspcel8A的克隆表达与酶学特性

木质纤维素转化成燃料酒精是缓解能源和环境危机的途径之一.降低将木质纤维素转化成生物燃料的生产成本,需要提高纤维素酶产量或筛选到具更高酶活性的纤维素酶.新鞘氨醇杆菌(Genus Novosphin-gobium)属于鞘氨醇杆菌科(Sphingomonads),该科的细菌新陈代谢多样化,能够降解有机化合物,也可应用于木质素的降解,但目前新鞘氨醇杆菌属细菌的纤维素酶基因的研究未见报道.本研究对新鞘氨醇杆菌属细菌菌株9-1的纤维素酶基因Nspcel8A进行了克隆表达和酶学特性鉴定.Nspcel8A含有属于糖基水解酶家族8的催化结构域.该酶在大肠杆菌中实现了异源表达并获得了表达产物.Nspcel8A对羧甲基纤维素(car-boxymethylcellulose,CMC)的最适作用pH值和温度分别为4.0和40℃,Nspcel8A具有良好的pH值稳定性,在pH值3.5～11.0范围内放置24 h后能够保持60％以上的酶活力.Nspcel8A对CMC的Km值为10 mg/mL,Vmax为14 μmol·min-1·mg-1.底物特异性测试显示Nspcel8A对CMC有最高的酶活力(8.40 U/mg),但对不可溶纤维维如磷酸膨胀纤维素和Avicel只有较低的酶活力或没有酶活.高效液相色谱法分析显示Nsp-ce18A 不能降解纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖,能把纤维五糖部分降解成纤维二糖和纤维三糖,能把纤维六糖降解为纤维二糖、纤维三糖和纤维四糖,并以纤维三糖为主.以上结果显示Nspcel8A是一个内切葡聚糖酶,由于它不能水解结晶纤维素,说明它不是Novosphingobium sp.9-1主要的纤维素降解酶.     

近暗散白蚁β-葡糖苷酶基因RpBg7的克隆及其在毕赤酵母中的表达

【目的】白蚁是自然界中利用木质纤维素能力很强的生物,是纤维素酶的天然资源库。本研究旨在挖掘新来源的纤维素酶基因,为生物质能源的高效利用提供新的天然酶。【方法】根据前期蛋白质组测序的结果,利用PCR结合RACE克隆了近暗散白蚁Reticulitermes perilucifugus β-葡糖苷酶7(β-glucosidase 7)基因RpBg7 cDNA全长序列;通过生物信息学软件分析了RpBg7的序列;用表达载体pPICZαA在毕赤酵母Pichia pastoris X-33中表达RpBg7蛋白,并用4-硝基苯基-β-d-吡喃葡萄糖苷(4-nitrophenyl β-d-glucopyranoside, 4pNPG)为底物检测了表达的RpBg7蛋白的酶活性。【结果】获得了近暗散白蚁的一个内源性β-葡糖苷酶7基因RpBg7(GenBank登录号: MN944395),其开放阅读框长1 485 bp,编码495个氨基酸残基。RpBg7蛋白预测分子量为57 kD,属于糖苷水解酶1(glycosidehydrolase 1, GH1)家族,具有保守的碱性氨基酸残基Glu187和Glu394。通过毕赤酵母表达系统成功表达RpBg7蛋白。酶活性分析结果表明,毕赤酵母胞外分泌蛋白粗酶液和胞内蛋白粗酶液中RpBg7酶活性分别为4.43和7.47 U/mL。【结论】克隆并利用毕赤酵母表达了近暗散白蚁的GH1家族的一个β-葡糖苷酶7基因RpBg7,为后期纤维素酶的改造和应用提供了条件。     

酵母绿色荧光蛋白报告载体的构建及其在过氧化物酶体研究中的应用

以载体pYES2为基础,构建了酵母表达载体pYES2G,该载体含有融合了过氧化物酶体定位信号1(PTS1)的绿色荧光蛋白报告分子GFP-SKL编码基因,该基因以酵母TEF1启动子启动。pYES2转化研究表明,在野生型酵母INVScl中,GFP-SKL蛋白在细胞中呈点状聚集,而在酵母PEX5p缺陷菌株ATCC4003603中,荧光为弥散状,证明报告分子GFP-SKL可通过PEX5p蛋白有效定位到过氧化物酶体。在载体pYES2G的多克隆位点分别连入酵母及产黄青霉PEX5p编码基因得到载体pYES2G/ScPEX5和pYES2G/PcPEX5,转化酵母ATCC4003603,荧光均呈聚集状,证明外源PEX5p基因的表达恢复了缺陷菌株的功能。pYES2G载体为真菌过氧化物酶体相关基因的功能研究提供了直观有效的方法。     

中性纤维素酶外切葡聚糖酶CBHⅡ的异源表达

利用聚合酶链式反应（PCR）技术,从本实验室保存的1株特异腐质霉EIM-50上克隆到中性纤维素酶外切葡聚糖酶基因（CBHⅡ）全长序列,大小约为1 586 bp。将其克隆到pPIC9K上,成功构建重组质粒pPIC9K-CBHⅡ,并经电转化引入毕赤酵母（Pichia pastoris）GS115,进行异源表达。SDS-PAGE银染结果表明,该重组质粒在毕赤酵母中获得了异源表达。gel pro Analyser软件分析其表达蛋白的表观分子量约为62.548ku。用BandScan软件分析其蛋白表达量为2.3%,即0.738μg/mL（mg/L）。     

福寿螺（Ampullaria crossean）内源性多功能纤维素酶基因的克隆

迄今为止已克隆的动物纤维素酶基因都是编码内切—β—1,4—葡聚糖酶或β—葡萄糖苷酶的,还没有有关动物外切—β—1,4—葡聚糖酶基因的报道。并且,动物是否对植物细胞壁的另一主要成分木聚糖具有水解能力也依然是个疑问。已经由草食性软体动物福寿螺的胃液中纯化得到一种纤维素酶,该酶同时具有外切β—1,4—葡聚糖酶、内切β—1,4—葡聚糖酶和内切β—1,4—木聚糖酶等三种活性,是一种多功能纤维素酶(命名为EGX)。在此基础上,从福寿螺胃组织中克隆得到的EGX cDNA开放阅读框全长为1185bp,共编码395个氨基酸。由氨基酸顺序同源和活性部位的保守顺序的比较分析,EGX可归属于糖苷水解酶第10家族。该多功能纤维素酶cDNA在毕赤酵母(Pichia pastoris)中表达的产物具有水解外切β—1,4—葡聚糖酶底物(pNPC),羧甲基纤维素(内切β—1,4—葡聚糖酶的底物)和木聚糖(木聚糖酶的底物)的活力。另外也从福寿螺卵巢组织中获得编码福寿螺多功能纤维素酶．EGX基因,长度为4892bp,含有9个外显子和8个内含子。8个内含子分别位于开放阅读框的74bp、122bp、280bp、336bp、473bp、646bp、753bp和972bp处。以上结果证明了多功能纤维素酶EGX是福寿螺自身产生的,同时也证明了福寿螺具有与微生物相似的纤维素酶系,即也含有内源性的外切β—1,4—葡聚糖酶活力组分。     

茶树新梢中纤维素酶活性及相关基因表达差异分析

为了解茶树新梢中纤维素酶的生理特征,对3个茶树(Camellia sinensis)品种新梢中纤维素酶活性的变化和相关基因的表达进行了研究。结果表明,3个茶树品种新梢中的纤维素酶活性差异显著,‘平阳特早’和‘凫早2号’随着叶片成熟度增加,内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶活性升高,‘舒茶早’则相反。β-葡萄糖苷酶活性在3个茶树品种都是在一芽三叶时期最低,且幼嫩部位的酶活性高于成熟部位,但其酶活性高于外切葡聚糖酶活性。半定量RT-PCR结果表明,5个纤维素酶相关基因在3个茶树品种新梢中均有表达,有2个β-葡萄糖苷酶同源基因的表达量差异显著。因此,纤维素酶可能在茶叶的品质形成中起作用。     

利用Flo1p锚定蛋白在酿酒酵母表面展示三种纤维素酶的纤维素乙醇发酵

为了简化纤维素乙醇生产工艺,实现纤维素利用与乙醇发酵的同步进行,通过酵母细胞表面展示技术,以酿酒酵母菌株Saccharomyces cerevisiae Y5为受体,通过絮凝素(Flo1p)锚定方式,将来自丝状真菌里氏木霉Trichoderma reesei的内切葡聚糖酶Ⅱ(EGII)、纤维二糖水解酶Ⅱ(CBHII)以及来自棘孢曲霉Aspergillus aculeatus的β-葡糖苷酶Ⅰ(BGLI)展示在细胞表面,构建同时表达3种纤维素酶的酵母菌群系统。经过免疫荧光验证展示酶的细胞蛋白定位,酶活测定,乙醇发酵性能验证,结果表明:展示表达的3种纤维素酶具有良好的稳定性和功能活性;在EGII、CBHII和BGLI协同作用下重组酵母菌株能够水解溶胀磷酸纤维素(Phosphoric acid swollen cellulose,简称PASC)并产生乙醇,乙醇浓度达到最大值0.77 g/L,乙醇产量为0.35 g/g,相当于理论值的68.6%。本研究成功构建了利用Flo1p作为锚定蛋白的絮凝素展示系统,初步实现了纤维素利用与乙醇发酵的同步进行,为利用酿酒酵母表面展示技术固定并表达纤维素酶提供了一定的理论依据。