定点突变提高青梅素G酰化酶的稳定性

以大肠杆菌青霉素Ｇ酰化酶的晶体结构为模板,用软件ＰＭＯＤＥＬＩＮＧ同源模建巨大芽孢杆菌青霉素Ｇ酰化酶的三维结构。在此基础上,将β亚基４２７位（突变Ａ）和４３０位（突变Ｂ）赖氨酸残基突变为丙氨酸,降低了该酶的等电点,增加了疏水性,从而提高其在酸性和有机溶剂环境中的稳定性。两个突变与亲本相比,比活力和Ｋｍ相近,最适ｐＨ减少了０．５个单位,突变Ｂ在ｐＨ５．２的溶液中的稳定性明显提高。突变Ａ和Ｂ在１５％和     

青霉素G酰化酶基因Ser177的定点突变

本研究用缺口以链法对肠杆菌青霉素Ｇ酰化酶（ＰＧＡ）基因Ｓｅｒ１７７进行寡核苷酸定点突变。通过ＮＩＰＡＢ（２－硝基－５－苯乙酰胺苯甲酸）试纸法筛选和测序鉴定,获得突变体Ｃｙｓ１７７,Ｇｌｙ１７７,Ａｒｇ１７７和Ａｓｎ１７７。它们的ＰＧＡ活性均已丧失。酶蛋白电泳分析表明突变体蛋白在体内正常表达。推测ＰＧＡ Ｓｅｒ１７７秀可能位于酶底物结合中心,是酶活性所必需,不能被置换。     

青霉素G酰化酶β亚基Ser^579,Arg^580的定点突变研究

According to the comparison of amino acid sequence between PGA (Penicillin G Acylase) and PBPs (Penicillin Binding Protein), We suggest that No. 565-595 peptide fragment in beta-subunit of PGA may be a substrate-binding site of enzyme. Plasmid pTZGA was constructed by cloning the 2.6 kb PGA gene of pWGA into phagemid pTZ18U The technique of site-specific mutagenesis was used to study the role of residue No. 579 (Ser) and No. 580 (Arg) of PGA. Four kinds of mutants were obtained (Ser579-->Gly579, Arg580-->Gly580, Arg580-->Glu580, Arg580-->Lys580), both Glu580 and Gly580 mutants showed no activity of enzyme and Lys580 mutant remained 30% and Gly579 mutant kept 70% activity of wilde type. The same protein expression of four mutants according to the results of ELISA indicate that mutation does not affect the expression of PGA, but Arg580 residue may be essential for substrate-binding or catalysis of PGA.     

巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶的定点突变及其动力学性质研究

为了提高青霉素G酰化酶（PGA）在酸性及有机溶剂中的稳定性,以大肠杆菌的晶体结构为模板,用软件PMODELING同源模建巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶的三维结构结构并且选择PGA分子表面的合适碱性氨基酸突变为丙氨酸,通过三种不同的快速PCR介导定位突变的方法,将位于PGA的α亚基21位、128位和β亚基492位、512位的赖氨酸残基分别突变为丙氨酸,获得四个突变酶Kα021A、Kα128A、Kβ492A和Kβ512A。其中Kα128A和Kβ512A保持与野生型相近的酶活力,其动力学性质如最适温度、最适pH,Km及Kcat没有明显变化;突变酶Kα021A和Kβ492A则丧失 了酶活力。上述结果表明,PGA分子表面非活性中心的赖氨酸→丙氨酸点突变使突变子的性状发生了分化,突变效应呈现出丰富的多样性。该有理设计不但可以提高酶的稳定性,而且为揭示PGA结构和功能的关系提供了一个新的研究模型。     

青霉素酰化酶活性中心的定点突变

对Ｅ．ｃｏｌｅ ＡＴＣＣ １１１０５的青霉素酰化酶（ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｎ Ｇ ａｃｙｌａｓｅ,ＰＧＡ）活性中心的Ｓｅｒ２９０分别进行了定点突变和和化学修饰,将活性中心的Ｓｅｒ２９０改变成Ｃｙｓ或Ｓｅｃｙｓ,ＰＧＡ水解活力均大为下降,但仍保留部分活性。其对底物６－硝基（３－苯乙酰氨基）苯甲酸（６－ｎｉｔｒｏ－３－ｐｈｅｎｙｌａｃｅｔａｍｉｄｏ ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ,ＮＩＰＡＢ）的ｋｃａｔ分别从１     

青霉素G酰化酶操纵子的负调控因子的研究

青霉素G酰化酶(PA)操纵子的调节基因(pacR)存在于青霉素G酰化酶结构基因(pac)内部Dral-Taql一段约500bp的DNA片段内,此片段内含有2个ORF。2个ORF及其突变体分别克隆到pUC18得到一系列重组质粒,用这些重组质粒转化青霉素G酰化酶产生菌E.coliD816,测定克隆片段对PA表达的影响。如果克隆片段含有具功能的pacR,诱导剂苯乙酸(PAA)不能使由高拷贝却pacR表达的阻抑物全部失活,部分阻抑物结合pac操纵基因,阻碍RNA聚合酶对pac的转录,因此PA的表达量降低。结果表明,阻抑物是由pac结构基因内部的ORF2编码的蛋白因子,pacR即ORF2。RNA—DNA杂交实验证实了pacR在转录水平阻抑pac的表达。     

青霉素G酰化酶β亚基Ser~(579)、Arg~(580)的定点突变研究

比较青霉素酰化酶(PGA)和青霉素结合蛋白的一级结构,我们推测PGAβ亚基中565～595肽段可能和酶的底物结合功能有关。为此我们将2.6 kb 长的完整的PGA 基因克隆到pTz 18 U 中构建成质粒pTZGA,并用定点突变的技术对Ser~(579)。和Arg~(580)两个氨基酸残基进行了突变研究。在所得到的四种突变子中·Ser~(579)→Gly~(579),Arg~(580)→Gly~(580),Arg~(580)→Glu~(580),Arg~(580)→Lys~(580))Glu~(580)和Gly~(580)没有酶活力,Lys~(580)约有30%的酶活力,Gly~(579)约有70%的酶活力。用ELISA 方法检测了四种突变子和野生型酶蛋白表达量,没有显著差异,这表明Arg~(580)对酶活性有重要意义,是酶活力中心的重要组成部分,可能与催化活性有关。     

青霉素G酰化酶α亚基Ser177的突变对酶活性的影响

用盒式突变和定点突变对大肠杆菌青霉素G酰化酶α亚基177位ser进行了突变研究,结果发现所挑选的突变体均无酶的活力,这一结果可能可以用来解释Ser 177附近肽段和一些青霉素结合蛋白青霉素结合区在一级结构上保持同源性的原因。     

青霉素G酰化酶α亚基Ser177的突变对酶活性的影响

The technique of cassette and site-specific mutagenesis were used to study the role of residue No. 177 in penicillin G acylase (PGA, EC 3.5.1.11). Ser is conserved at residue No. 177 in all penicillin binding proteins. We got a series of mutants in which the amino acid at residue No. 177 was replaced by other amino acids through the site-specific and cassette mutagenesis, and we characterized the mutants by colony hybridization, NIPAB paper test and DNA sequence analysis. These mutants all show no activity of enzyme, even if the Ser residue was replaced by Thr, Gly and Ala respectively. The results show that Ser residue may be essential for substrate-binding or catalysis of PGA.     

硅藻土在青霉素G酰化酶提纯中的应用

国产硅藻土经氢氧化铵处理后可用于从发酰液中直接取青霉素Ｇ酰化酶,平均吸附量为９０Ｕ／ｇ。吸附的酶可用２２％硫酸胺－０．３ｍｏｌ／Ｌ ＰＢＳ（ｐＨ８．０）溶液洗脱。平均比活１８Ｕ／ｍｇ蛋白（ＮＩＰＡＢ法）。硅藻土可反复使用。苯乙酰胺－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ４Ｂ树脂可对酶作进一步的纯化。     

大肠杆菌中青霉素G酰化酶成熟的限制性因素

为了研究大肠杆菌中青霉素G酰化酶 (PenicillinGacylase ,PAC)成熟的限制性步骤 ,分别构建了PAC表达质粒pKKpacSP ,pETpacSP ,并将它们在大肠杆菌宿主中表达。通过酶活性的测定及Westernblotting分析 ,分别在PAC自身表达系统 ,Tac ,T7及氧调控表达系统中 ,研究PAC前体蛋白加工成α亚基、β亚基的效率及亚基折叠组装形成活性酶的能力。结果表明 :PAC成熟过程中的限制性步骤因宿主 载体系统而异 ;PAC本身表达系统中 ,前体肽加工成α亚基、β亚基的效率为 57.2 % ,亚基组装能力为 0.72;Tac启动子表达调控系统中α亚基的折叠和稳定成为限制性步骤 ;T7及氧调控表达系统中 ,PAC前体肽加工成α亚基、β亚基的效率达 90 %左右 ,亚基组装成活性酶的能力分别为 1 82 ,2 ;低氧调控系统表达PAC时 ,成熟的效率最高 ,PAC表达的单位重量活性提高 10倍.     

重组青霉素G酰化酶在枯草芽孢杆菌中的表达条件优化

 为获得巨大芽孢杆菌青霉素 G酰化酶 (PGA)的高产菌株和条件 ,构建了分泌表达 PGA的基因工程枯草杆菌菌株 ,对表达条件进行了优化 .以 LB作为初始培养基 ,考察了温度、苯乙酸、装液量、碳源对于工程菌 PGA产量的影响 .实验发现重组细胞产酶不再需要变温和苯乙酸诱导 .充足的通气量和适当浓度的淀粉可使细胞密度及 PGA表达量大为提高 .表达条件优化后 ,菌体 A60 0由 3提高到 2 0 ,PGA的表达量由 3～ 6U/ml提高到 35～ 40 U/ml,为目前生产用巨大芽孢杆菌表达量的 6倍 .     

活性炭吸附固定化粪产碱杆菌青霉素G酰化酶

目的：以活性炭为载体固定化粪产碱杆菌来源的青霉素G酰化酶,考察固定化酶的性质。方法：对影响酶固定化的因素优化筛选,确定有显著影响的因素：pH、离子强度、酶量、固定化时间进行L934的正交实验,获得最佳固定化条件,并对固定化酶的最适反应温度、pH及批次稳定性进行研究。结果：最佳固定化条件为：载体0.3g,酶量5mL,总反应体系为12mL,离子强度1mol/L,温度4℃,pH 7.0,固定化40h;最高固定化酶活性为135.9U/g湿载体。固定化酶性最适反应温度为55℃,最适pH为10,重复使用12次后没有活性损失。结论：活性炭吸附固定化青霉素G酰化酶的活性高,批次反应稳定,具有工业应用潜力。     

组成型表达粪产碱杆菌青霉素G酰化酶重组大肠杆菌发酵条件研究

目的:对重组大肠杆菌组成型表达粪产碱杆菌青霉素G酰化酶(AfPGA)进行了发酵条件研究。方法:在摇瓶和5L发酵罐中研究了(NH4)2SO4和葡萄糖浓度对质粒的分离稳定性及青霉素G酰化酶表达的影响。结果:该工程菌质粒具有分离不稳定性,培养基中无(NH4)2SO4时发酵过程中pH和糊精水解生成葡萄糖的浓度变化较小,细胞前期(0h-12h)的生长速率降低,质粒分离稳定性和青霉素G酰化酶的表达水平提高。发酵过程中维持低葡萄糖水平可以限制细胞的生长速率,提高质粒稳定性和促进青霉素G酰化酶的合成。采用混合碳源发酵,发酵培养基含糊精2g/L,12h后以1g/L.h恒速流加葡萄糖至35h,控制流加过程葡萄糖浓度0.1g/L左右,平均比生长速率为0.06h-1,发酵结束时质粒稳定性为86%,青霉素G酰化酶的表达水平达23 000U/L。结论:重组大肠杆菌组成型表达青霉素G酰化酶的研究对工业生产有一定指导意义。     

粪产碱杆菌青霉素G酰化酶在枯草芽孢杆菌中的表达、纯化及其性质

利用PCR技术克隆了粪产碱杆菌 (Alcaligenesfaecalis,CICCAS1.76 7)青霉素G酰化酶 (pencillinGacylase ,PGA)基因 (GenBank登录号AF4 5 5 35 6 )。通过构建工程菌E .coli(pETAPGA) ,该酶在大肠杆菌中获得了表达 ,表达产物分泌到周质空间。进一步构建的工程菌B .subtilis (pMAPGA)和B .subtilis(pBAPGA)实现了该酶的胞外分泌表达。分泌表达的最高表达量为 6 5 3u/L ,比野生型A .faecalis表达量高 10 9倍。表达产物经硫酸铵分级沉淀和DEAE SepharoseCL 6B两步纯化 ,纯度提高 86倍 ,活力回收率达到 81% ,纯化后的PGA活力为 1.4 6 9u/mg。研究表明 ,PGA家族成员中只有粪产碱杆菌PGA和巨大芽孢杆菌PGA可以在枯草芽孢杆菌中分泌表达。与巨大芽孢杆菌PGA相比 ,粪产碱杆菌PGA的最适pH值为 8.0 ,最适温度为 6 0°C ,而且在有机溶剂中具有更强的稳定性。该酶在水相中具有较低的头孢氨苄合成活力。本研究为粪产碱杆菌PGA的获得提供了新的途径。     

青霉素酰化酶及其突变体的pH依赖性催化反应

运用动力学方法对巨大芽孢杆菌 (Bacillusmegaterium)来源的重组青霉素G酰化酶及其突变体的 pH依赖性催化反应机制进行了研究 ,从logVm和log(Vm/Km)与 pH关系曲线计算得到野生型青霉素G酰化酶参与催化反应的离子化基团的 pK1和 pK2 分别为 5 .5 0～ 5 .87和 10 .73。研究结果表明 ,两种突变体的 pK1和 pK2 值与野生型很接近 ,突变体A和B的pK1分别为 5 .6 4～ 5 .86和 5 .6 9～ 6 .96 ,pK2 分别为 10 .6 1和 10 .4 8。与此同时还考察了不同反应温度时野生型青霉素G酰化酶的 pK1和pK2 值 ,从 pK1和 pK2 与温度的关系曲线计算可得离子化基团的解离热焓ΔH分别为 4 4 .38～ 5 9.0 3kJ/mol和 14 7.37kJ/mol。根据上述实验结果 ,推测两个参与催化反应的离子化基团可能是位于活性中心附近的组氨酸和赖氨酸。