定点突变改造提高纺锤形赖氨酸芽孢杆菌氨基甲酸乙酯水解酶稳定性

氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,EC)是一种存在于发酵食品和酿造酒精饮料中的潜在致癌物质。利用生物酶法去除食品饮料中的EC是一种较为安全有效的方法。本研究以来源于赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus fusiformis SC02的氨基甲酸乙酯水解酶为研究对象,采用计算机辅助设计突变位点,构建了其不稳定区域Q328位点的饱和突变体。通过酶学性质分析发现,突变体Q328C和Q328V在40℃下的半衰期分别提高了7.46和1.99倍,Q328R在高温下也有比原酶更好的耐受性。此外,突变体Q328C对乙醇的耐受性和酸耐受性也有所提高。对氨基甲酸乙酯水解酶分子改造的结果表明,通过改造其不稳定区域Q328位点,可以提高酶的热稳定性及对酸和乙醇的耐受性。     

定点突变提高解淀粉芽孢杆菌JP-21脲酶应用特性

氨基甲酸乙酯(Ethylcarbamate,EC)是一种存在于发酵食品和酒精饮料中的可致癌物,过量摄入可能会影响人体健康。酶法降解是减少发酵食品中氨基甲酸乙酯及其前体尿素含量的有效方法之一。脲酶具有氨基甲酸乙酯水解酶和尿素酶两种活性,因此在减少发酵食品中氨基甲酸乙酯及其前体尿素方面具有良好的应用前景。目前脲酶降解发酵酒精饮料中氨基甲酸乙酯面临的主要问题是脲酶对氨基甲酸乙酯的催化活性及亲和力较低,因而其降解效果不理想。文中成功在大肠杆菌Escherichia coli中表达了来源于解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens JP-21的脲酶,表达水平为尿素酶3 291.74 U/L,氨基甲酸乙酯水解酶227.26 U/L。通过模拟脲酶中催化亚基UreC与氨基甲酸乙酯对接的结构,确定了M326和M374这两个影响酶与底物结合的位点。采用点饱和突变获得了3株氨基甲酸乙酯水解酶活性提高的突变体M374A、M374T和M326V,以EC为底物时的Km分别为101.84mmol/L、129.49 mmol/L和121.67 mmol/L,比野生型分别降低了37.47%–50.82%。突变体可以降解黄酒中97%的尿素,M374T对黄酒中EC的降解效果最好,可将黄酒中EC从513.90μg/L降至393.57μg/L,降解率是野生脲酶的1.97倍。研究结果对今后改造脲酶催化特性和改善其应用特性具有重要意义,可为开发减控发酵食品中的微生物代谢氨(胺)类危害物策略提供参考。     

微生物酶法消除黄酒中氨基甲酸乙酯研究进展

氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,EC)具有致癌性,广泛存在于酒精饮料中。我国的黄酒因EC含量高而带来的食品安全问题越来越受到人们的关注。微生物酶法消除黄酒中的EC具有直接、高效的特性而被深入研究。文中从黄酒中EC的形成机制、酸性脲酶研究现状、氨基甲酸乙酯水解酶研究现状等方面概述了微生物酶法消除黄酒中EC的研究进展及存在的问题。并针对这些问题,提出了寻找新型氨基甲酸乙酯水解酶、Fe~(3+)依赖型双功能酸性脲酶食品级表达与定向进化及双酶并用将尿素和EC一起消除的策略。     

氨基甲酸乙酯水解酶的家族生物信息学分析

氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,EC)是酒精饮料生产过程中自然产生的副产物,具有潜在的致癌性和遗传毒性,成为影响人们健康的隐患.利用氨基甲酸乙酯水解酶(Urethane hydrolase,UH)消除酒精饮料中已存在的EC具有直接、高效的作用.为了进一步探索EC水解酶的功能与作用,本实验利用生物信息学的方...     

产酸克雷伯氏菌赖氨酸脱羧酶的异源表达及粗酶性质

赖氨酸脱羧酶,可以催化赖氨酸脱羧生成戊二胺。戊二胺是重要的平台化合物,可以合成新型聚酰胺材料、脂肪族异氰酸酯等新材料。本研究对来自于产酸克雷伯氏菌的赖氨酸脱羧酶进行异源表达。以pUC18质粒为载体,将来源于产酸克雷伯氏菌的赖氨酸脱羧酶基因ldc克隆到大肠杆菌,得到菌株LN18。在添加0.5 mmol/L IPTG的LB培养基中,对LN18进行摇瓶培养,发酵液酶活可达到35 U/g发酵液,从发酵液制备的赖氨酸脱羧酶粗酶蛋白的酶活可以达到30 000 U/g粗蛋白。产酸克雷伯氏菌赖氨酸脱羧粗酶蛋白大小约80 kDa,粗酶的最适温度和pH值分别为55℃和5.5,与文献中报道的大肠杆菌的赖氨酸脱羧酶Cad A在pH 8.0几乎没有酶活不同,产酸克雷伯氏菌的赖氨酸脱羧酶在pH 8.0的酶活达到最优pH下酶活的30%以上。金属离子对酶活有一定的影响,Mg~(2+)对酶活有促进作用,Fe~(2+)、Zn~(2+)、Ca~(2+)有一定的抑制作用。     

摩氏摩根菌ZJB-09203酯酶的分离纯化及性质

立体选择性水解2-羧乙基-3-氰基-5-甲基己酸乙酯(CNDE)是化学-酶法合成重大疾病治疗药物普瑞巴林的关键步骤。分离纯化了能够高效水解S-型CNDE的摩氏摩根菌ZJB-09203胞内酯水解酶,并进行酶学性质研究。采用硫酸铵分级沉淀、Phenyl Sepharose 6 FF疏水柱层析、DEAE Sephadex A-50阴离子交换和羟基磷灰石Bio-Scale CHT层析,纯化得到电泳纯的酯水解酶。SDS-PAGE和凝胶过滤HPLC分析确定该酶为单亚基蛋白,分子量为68 kDa。不同碳链长度p-硝基苯酚酯特异性酶解结果表明,该酶为酯酶,酶促合成普瑞巴林手性中间体(S)-2-羧乙基-3-氰基-5-甲基己酸的最适pH为9.0,最适温度为45℃,且在pH 7.0-9.0和40℃条件下具有良好的稳定性。Ca2+、Cu2+、Mn2+对酶活有一定的促进作用,Co2+、Fe3+、Ni2+及EDTA对酶活有较强的抑制作用。此外,考察了该酯酶水解p-硝基苯酚酯的动力学参数,及CNDE浓度对转化率的影响。首次报道了能够立体选择性水解CNDE的酯酶,相关酶学性质研究将为该酶催化合成普瑞巴林手性中间体的工业化应用提供重要依据。     

产酸克雷伯氏菌M5al普鲁兰酶的异源表达及酶学性质研究

普鲁兰酶(EC 3.2.1.41)是一类淀粉脱支酶,能够特异性水解淀粉中的α-1,6-糖苷键,从而提高淀粉的利用率,在以淀粉为原料的食品、纺织、生物燃料和洗涤剂等行业中具有重要的应用价值。本研究以产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca M5al基因组DNA为模板,将PCR扩增得到的普鲁兰酶基因pul A克隆至表达载体p ET28a(+),构建好的重组质粒转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3),在培养基中添加0.5 mmol/L异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)的条件下对该酶基因进行诱导表达,经镍柱纯化获得重组普鲁兰酶用于酶学性质研究。SDS-PAGE及Western Blot检测显示普鲁兰酶基因pul A在上述大肠杆菌宿主中成功获得了表达。该重组酶最适反应p H5.5,最适温度60℃。金属离子对酶活性有一定影响。Mn2+对酶活促进作用显著;Fe3+、Mg2+、Fe2+对酶活只有微弱的促进作用,而Cu2+对酶活造成强烈抑制。来源于Klebsiella oxytoca M5al的普鲁兰酶最适催化条件符合工业生产中淀粉糖化工艺的要求,具有应用于淀粉工业的潜力。     

Arthrobacter K1108乙内酰脲酶反应条件和立体选择性研究

研究了ArthrobacterK110 8乙内酰脲酶的反应条件 ,结果表明 ,K1108乙内酰脲酶的最适反应温度为 55℃ ,最适pH为 70 ,Co²⁺ 和Fe²⁺ 对该酶有激活作用 ,而Ca²⁺ 有严重抑制作用。K1108乙内酰脲酶的底物专一性较强 ,其最适底物为 5 苄基乙内酰脲 ,5 苯基乙内酰脲和 5 吲哚甲基乙内酰脲均不能作为其有效底物。对K1108乙内酰脲酶立体反应机制研究结果表明 ,其乙内酰脲水解酶不具立体选择性 ,决定产物立体构型的酶是N 氨甲酰氨基酸水解酶。     

Sinorhizobium morelens S-5中N-氨甲酰基水解酶基因的克隆、表达和纯化

N-氨甲酰基水解酶是一种非常具有工业应用价值的水解酶,可用于制备光学纯氨基酸。通过LA PCR从Sinorhizobium morelensS-5菌中克隆到1.3kb的DNA片段,测序表明该片段上含有一个完整的N-氨甲酰基水解酶的基因(hyuC)序列。将hyuC基因克隆到表达载体pET30a上,重组质粒pET30a-HyuC在大肠杆菌中获得了高水平表达。重组的N-氨甲酰基水解酶经过热处理和三步柱色谱分离而纯化。纯化倍数为16.1倍,收率21.2%。该酶为同源四聚体,亚基分子量是38kDa。最适温度是60℃,最适pH为7.0。该酶有较高的热稳定性和氧化稳定性。Fe2 和Ca2 对酶的活性有一定的促进作用,而金属螯合剂和巯基试剂对酶活无明显影响。     

乳及乳制品中肺炎克雷伯氏菌PCR-DHPLC检测新技术的建立

为了应用PCR结合变性高效液相色谱(DHPLC)技术建立乳品中肺炎克雷伯氏菌的快速检测方法,根据肺炎克雷伯氏菌16S-23S rRNA特异基因序列的特点设计特异性引物,PCR扩增的产物经DHPLC技术进行快速检测。以肺炎克雷伯氏菌等57株参考菌株做特异性试验;将肺炎克雷伯氏菌菌株稀释成不同梯度,做灵敏度试验。试验结果表明该方法具有很好的特异性,灵敏度较高,检测低限可达到100 CFU/mL,可以快速、准确检测肺炎克雷伯氏菌,是乳及乳制品中致病菌快速检测的新技术。     

Purify First: rapid expression and purification of proteins from XMRV

Purifying proteins from recombinant sources is often difficult, time-consuming, and costly. We have recently instituted a series of improvements in our protein purification pipeline that allows much more accurate choice of expression host and conditions and purification protocols. The key elements are parallel cloning, small scale parallel expression and lysate preparation, and small scale parallel protein purification. Compared to analyzing expression data only, results from multiple small scale protein purifications predict success at scale-up with greatly improved reliability. Using these new procedures we purified eight of nine proteins from xenotropic murine leukemia virus-related virus (XMRV) on the first attempt at large scale.     

抗P185工程抗体表达与纯化的研究

人类的原癌基因Her-2编码一个185kDa的跨膜受体酪氨酸激酶,也称为p185,是肿瘤相关蛋白,在多种癌细胞,特别乳腺癌中有高表达。本实验室构建了抗p185/HER-2的二价的嵌合抗体（scFv-Fc）,并证明其保留了亲本抗体的特异结合活性,进而建立了高表达的细胞株。本研究对该嵌合抗体进行滚瓶大规模培养,并对培养产物的纯化条件进行了摸索,建立了亲和层析和阳离子交换层析两步法。最终产物的纯度达到95％以上,回收率为63％。我们还摸索了嵌合抗体的冻干保存条件,抗体可以保持其稳定性和结合活性达一年以上。嵌合抗体纯化工艺和保存条件的确定,为进一步的临床研究奠定了基础。     

连续流层析技术在亲和层析中的应用及生产放大评估

生物制药行业迅速发展,尤其是上游表达量的增加和规模的扩大,促使上游培养采用连续灌流方式,同时也推动了下游纯化生产工艺相应的采取连续纯化策略.以灌流培养的Fc融合蛋白为例,采用BioSMB PD设备,对比了下游工艺亲和层析捕获步骤中单柱批次纯化和连续流层析纯化的样品纯度和收率,并在此基础上进行小试工艺放大和生产实际用量成...     

An efficient system for high-level expression and easy purification of authentic recombinant proteins

Expression of recombinant proteins as fusions to the eukaryotic protein ubiquitin has been found to significantly increase the yield of unstable or poorly expressed proteins. The benefit of this technique is further enhanced by the availability of naturally occurring deubiquitylating enzymes, which remove ubiquitin from the fusion product. However, the versatility of the system has been constrained due to the lack of a robust, easily purified deubiquitylating enzyme. Here we report the development of an efficient expression system, utilizing the ubiquitin fusion technique, which allows convenient high yield and easy purification of authentic protein. An Escherichia coli vector (pHUE) was constructed for the expression of proteins as histidine-tagged ubiquitin fusions, and a histidine-tagged deubiquitylating enzyme to cleave these fusions was expressed and purified. The expression system was tested using several proteins varying in size and complexity. These results indicate that this procedure will be suitable for the expression and rapid purification of a broad range of proteins and peptides, and should be amenable to high-throughput applications.     

组织型纤溶酶原激活剂的纯化制备

简述了用于大规模生产组织型纤溶酶原激活剂(tPA)的重组动物细胞及其培养工艺。从重组tPA的大规模、快速纯化的角度考虑,对tPA的纯化制备方法进行了简要评述。     

枯草芽孢杆菌SA-22 β-甘露聚糖酶的纯化及其特性

利用硫酸铵沉淀、羟基磷灰石柱层析、Sephadex G-75凝胶过滤和DEAE-52离子交换柱层析的方法,将枯草芽孢杆菌SA-22 β-甘露聚糖酶纯化了30.75倍,同时,该酶比活达到3478056 u/mg,收率达到23.43%。利用SDS-PAGE凝胶电泳和Sephadex G-75凝胶过滤的方法测得枯草芽孢杆菌SA-22 β-甘露聚糖酶的分子量分别为38 kD和34 kD。实验发现该酶的最适pH为6.5,在pH 5～10的范围内稳定;该酶最适温度为70℃,在50℃保温4h后其活力不变,在60℃保温4 h后剩余酶活为74.2%,70℃的酶活半衰期为3h。实验还发现Hg²⁺对酶活力有明显抑制作用。该酶对槐豆胶和魔芋胶的K_m和V_max值分别为11.30mg/mL, 4.76mg/mL和188.68(μmol·mL^-1·min^-1), 114.94(μmol·mL^-1·min^-1)。     

重组蛋白下游连续纯化技术的研究进展

重组蛋白质的纯化一直是限制其生产的瓶颈环节,传统纯化工艺以批次模式为主,普遍存在成本高,处理效率及回收率低等问题。近年来,随着连续离心,过滤,层析技术的开发和应用,传统工艺的缺陷得到有效的克服。主要以下游纯化工艺为主线,对工业大规模纯化过程中所涉及的连续技术的特点及应用进行了归纳分析。对纯化工艺中的核心技术-层析,以及未来重组蛋白质的纯化技术进行了展望,旨在为重组蛋白质生产工艺的优化提供新的理论依据和指导思想。     

Gel filtration chromatography as a method for removing bacterial endotoxin from antibody preparations

The removal of bacterial endotoxins from biological samples is critical to avoid the potentially fatal pyrogenic response possible when introduced to mammalian systems. Endotoxins have a variety of specific characteristics that can be exploited to target their isolation and subsequent removal, but one that has not been extensively characterized is their difference in size from that of monoclonal antibodies. Here, we present a study which utilizes gel filtration chromatography as a method for endotoxin removal from both aggregated and nonaggregated antibody preparations, outlining a mechanistically simple method for removal of this impurity. © 2014 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 30:1497–1501, 2014     

视黄醇结合蛋白的分离纯化

在变性条件下,应用Sephacryl-100凝胶过滤和Source-30Q阴离子交换两步分离,实现了分离纯化性质不稳定、易于降解的视黄醇结合蛋白(RBP)之目的。最后经过分步缓慢复性,获得具有生物活性的RBP,为其单克隆抗体制备及最终应用于临床营养评价和相关疾病的诊断创造了条件。     

A rapid and universal tandem-purification strategy for recombinant proteins

A major goal in the production of therapeutic proteins, subunit vaccines, as well as recombinant proteins needed for structure determination and structural proteomics is their recovery in a pure and functional state using the simplest purification procedures. Here, we report the design and use of a novel tandem (His)(6)-calmodulin (HiCaM) fusion tag that combines two distinct purification strategies, namely, immobilized metal affinity (IMAC) and hydrophobic interaction chromatography (HIC), in a simple two-step procedure. Two model constructs were generated by fusing the HiCaM purification tag to the N terminus of either the enhanced green fluorescent protein (eGFP) or the human tumor suppressor protein p53. These fusion constructs were abundantly expressed in Escherichia coli and rapidly purified from cleared lysates by tandem IMAC/HIC to near homogeneity under native conditions. Cleavage at a thrombin recognition site between the HiCaM-tag and the constructs readily produced untagged, functional versions of eGFP and human p53 that were >97% pure. The HiCaM purification strategy is rapid, makes use of widely available, high-capacity, and inexpensive matrices, and therefore represents an excellent approach for large-scale purification of recombinant proteins as well as small-scale protein array designs.