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。     

人铜锌超氧化物歧化酶基因在乳酸乳球菌中的食品级表达

以lacF基因为食品级选择标记,构建了乳酸乳球菌食品级基因表达系统,并进而实现了人铜锌超氧化物歧化酶基因在乳酸乳球菌中的食品级表达。首先构建了含有lacF基因两侧同源DNA序列(0.5kb)的整合型质粒pUCEmDE,通过pUCEmDE与乳酸乳球菌MG5267染色体上单拷贝的乳糖操纵子之间的同源双交换,构建了lacF基因缺失突变的食品级受体菌WZ103 (Lac-),并经PCR及Lac表型检测所验证。然后构建了互补质粒pMG36eF,其lacF基因的表达受组成型的强启动子P32的控制。将其电转化导入WZ103后,Lac+表型得到恢复,表明WZ103中lacF基因的功能可被互补质粒pMG36eF上的lacF基因互补。随后,以互补质粒pMG36eF为基础,构建了不含任何抗生素抗性选择标记的人铜锌超氧化物歧化酶基因的食品级表达质粒pWZ104。通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和SOD活性凝胶染色分析,检测到WZ103(pWZ104)中Cu/Zn SOD的表达,并且具有生物活性。     

乳酸乳球菌食品级诱导表达系统的构建及异源蛋白的表达

以α-aga基因为食品级选择标记构建了乳酸乳球菌食品级高效诱导细胞内和细胞壁锚定表达系统,并用这一表达系统表达了铜绿假单胞菌融合外膜蛋白基因OprF/H。首先以pRAF800和pNZ8048构建了含有α-aga、PnisA-MCS-TpepN和θ复制子的乳酸乳球菌食品级细胞内诱导表达载体pRNA48,再以pRNA48和pVE5524为出发载体构建了含有α-aga、PnisA-SPUsp45-nucA-CWAM6-t1t2和θ复制子的乳酸乳球菌细胞壁锚定诱导表达载体pRNV48。然后以食品级载体pRNA48和pRNV48为基础,构建了不含抗生素抗性选择标记的铜绿假单胞菌融合外膜蛋白基因的表达质粒pRNA48-OprF/H和pRNV48-OprF/H。利用nisin进行重组乳酸乳球菌菌株的诱导表达,通过SDS-PAGE和Western blot分析,检测到表达蛋白分别占细胞内可溶蛋白的9.6%和细胞壁锚定蛋白的9.8%,表达产物具有免疫原性,可与含OprF/H的乳球菌以及铜绿假单胞菌发生特异性的凝集反应。     

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。     

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.     

牛凝乳酶原基因在乳酸乳球菌中的表达

【目的】利用乳酸乳球菌nisin诱导基因表达系统(the NIsin Controlled gene Expression system,NICE)表达牛凝乳酶原。【方法】从克隆载体pS19-PPC中获得牛凝乳酶原基因,将该基因与表达载体pNZ8148连接并电转化乳酸乳球菌NZ9000,转化子经酶切、PCR和测序鉴定后,用nisin进行诱导表达,表达产物利用SDS-PAGE和Western blot鉴定,表达产物纯化后检测凝乳活性。【结果】重组牛凝乳酶原与天然牛凝乳酶原比较,其分子量大小、免疫性质、生物活性和抑制剂敏感性没有发现显著差异,其凝乳活性可达2×103IMCU/mL。【结论】在乳酸乳球菌中表达了具有凝乳活性的牛凝乳酶原,同时乳酸乳球菌作为发酵剂和凝乳酶产生菌双重角色的实现,为奶酪加工提供了新思路和新方法。     

食品级乳酸乳球菌pNZ8149-luc质粒的构建及表达

目的:构建能够稳定表达萤火虫荧光素酶报告基因(luc)的乳酸乳球菌(Lactococcus lactis, L.lactis)食品级表达系统,以便后续研究对目的基因进行示踪。方法:从pGL4.10质粒中PCR扩增萤火虫荧光素酶报告基因,测序,克隆至载体pNZ8149,构建pNZ8149-luc表达质粒;电击转化宿主乳酸乳球菌NZ3900,采用乳糖筛选法获得重组的乳酸乳球菌,Nisin诱导,采用微孔板发光检测仪检测荧光素酶的存在,Western Blot检测目标蛋白luc的表达。结果:PCR扩增的荧光素酶报告基因成功克隆至pNZ8149质粒,并电击转化宿主乳酸乳球菌NZ3900,得到乳酸乳球菌表达系统NZ3900/pNZ8149-luc。Nisin诱导后,检测到荧光素酶随诱导时间的延长活性逐渐增强,时间超过24 h之后荧光素酶活性逐渐下降。Western Blot检测到目标蛋白luc在胞内表达。结论:成功构建了p NZ8149-luc表达载体,并能够在乳酸乳球菌体内稳定表达。     

大肠埃希菌Mn-SOD在乳酸乳球菌中的表达

本文根据GenBank中报道的大肠埃希菌MG1655全基因组DNA序列中SOD的编码基因序列设计引物,PCR扩增大肠埃希菌锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)基因,并将其克隆入原核高效表达质粒载体pBV220中构建重组质粒pBV220-sod,并将其电转入乳酸乳球菌MG1363中获得了成功表达,为SOD发酵奶的研制奠定了基础。     

人谷胱甘肽硫转移酶A1在乳酸乳球菌中的表达及活性研究

用RTPCR技术从人肝总RNA中分离扩增了人谷胱甘肽硫转移酶A1基因的cDNA序列,克隆至大肠杆菌表达质粒pET23b,采用蛋白表达筛查法及DNA测序证明该cDNA序列完全正确。重组质粒pET23bhgst转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导获得高效表达的可溶性hGSTA1产物,其表达量约为大肠杆菌可溶性总蛋白的40%。将hGSTA1cDNA亚克隆至乳酸乳球菌表达载体pMG36e,电穿孔法转化乳酸乳球菌MG1363获得hGSTA1乳酸乳球菌表达株。SDSPAGE及Western杂交分析表明该菌株表达预期大小的hGSTA1融合蛋白,经谷胱甘肽琼脂糖亲和层析纯化获得的hGSTA1蛋白具有较高的谷胱甘肽硫转移酶活性。具hGSTA1酶活性的乳酸乳球菌工程菌可望应用于研制防癌保健乳制品。     

生长抑制剂所诱导的乳酸乳球菌MG1363的自溶表型及其生长阶段特异的性质

【目的】自溶是细菌在压力环境下通过自身裂解而获得的一种生理适应现象,研究的目的是全面探讨乳酸菌株在生长抑制剂条件下的自溶表型及机理。【方法】对多种来源的乳酸菌株的自溶能力进行检测,通过在不同生长条件和抑制剂压力条件下乳酸乳球菌MG1363的生长检测对其自溶表型进行分析。【结果】在葡萄糖严格受限的培养基中,氨苄青霉素的加入能够显著诱导MG1363的自溶,而且该自溶现象只发生在葡萄糖耗尽的时间点,展现出一种狭窄的生长时期依赖的特征。与此同时,因为氨苄青霉素的加入,4种主要的自溶酶的表达都发生了不同程度的显著改变。此外,所有受试的抑制剂都削弱了MG1363在非营养条件下的自溶,表明该菌株可能具有一种涉及细胞壁合成和降解酶的共同调控的模式。【结论】乳酸菌株在不同生长抑制剂条件下的自溶表型存在很大差异,且该自溶体现出营养条件和生长时期严格依赖的特征。     

Gene expression in Lactococcus lactis

Abstract Lactic acid bacteria are of major economic importance, as they occupy a key position in the manufacture of fermented foods. A considerable body of research is currently being devoted to the development of lactic acid bacterial strains with improved characteristics, that may be used to make fermentations pass of more efficiently, or to make new applications possible. Therefore, and because the lactococci are designated 'GRAS' organisms ('generally recognized as safe') which may be used for safe production of foreign proteins, detailed knowledge of homologous and heterologous gene expression in these organisms is desired. An overview is given of our current knowledge concerning gene expression in Lactococcus lactis . A general picture of gene expression signals in L. lactis emerges that shows considerable similarity to those observed in Escherichia coli and Bacillus subtilis . This feature allowed the expression of a number of L. lactis -derived genes in the latter bacterial species. Several studies have indicated, however, that in spite of the similarities, the expression signals from E. coli, B. subtilis and L. lactis are not equally efficient in these three organisms.     

Identification and characterisation of a gene encoding aminoacylase activity from Lactococcus lactis MG1363

Analysis of the sequence of a randomly cloned chromosomal DNA fragment (3.2 kb) from Lactococcus lactis revealed the presence of part of an open reading frame, designated amd1, which specifies a protein displaying significant similarity to aminoacylases from various bacteria. The presence of an immobilised copy of an IS982 element immediately upstream of the coding region of amd1 has probably resulted in the displacement of amd1's native promoter. This genetic organisation was shown to be retained in seven other dairy strains, one of which was only slightly different. The amd1 gene was overexpressed in L. lactis NZ9800 under the control of the inducible nisA promoter and the deacetylating capacity of its gene product was measured on a number of substrates.     

Citrate permease gene expression in Lactococcus lactis subsp. lactis strains IL1403 and MG1363

Abstract Citrate permease gene expression in the plasmid-free Lactococcus lactis strains IL1403 and MG1363 was studied. The ability to transport citrate results in diacetyl and acetoin production in IL1403 but not in MG1363. Citrate lyase, α-acetolactate decarboxylase, diacetyl and acetoin reductase were detected in IL1403. These data show that L. lactis ssp. lactis strain IL1403 is a citrate permease mutant of the biovar. diacetylactis . Immunological analysis revealed the α-and β-subunits of citrate lyase not only in IL1403 but also in MG1363 where no citrate lyase activity was found.     

人铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆和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／ＺｎＳＯＤ）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,ＳＯＤｃＤＮＡ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,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     

多肽抗生素apidaecin基因在乳酸乳球菌中的融合表达

利用乳链菌肽(nisin)诱导表达系统,以泛素(ubiquitin)融合蛋白的形式在乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)中表达了多肽抗生素apidaecin。利用TricineSDSPAGE和Western blotting均可在诱导后的宿主菌中检测到特异蛋白带。表达产物的最高产量可达宿主菌可溶性蛋白的7.2%左右。在体外用泛素特异性蛋白酶UBPI从融合蛋白中切除泛素后,产物具有明显的抗菌活性。