代谢工程改造大肠杆菌合成羟基酪醇

羟基酪醇是重要精细化学品,作为天然抗氧化剂被广泛应用于食品、医药领域.利用合成生物学技术生产羟基酪醇具有重要意义.本文克隆并功能鉴定了来源于大肠杆菌Escherichia coli BL21的羟化酶编码基因HpaBC,结果表明该酶的两个亚基均能成功表达并能催化酪醇生成羟基酪醇.通过CRISPR-Cas9技术将由tac启...     

羟基酪醇抑菌活性及抑菌稳定性研究

本研究探究了羟基酪醇对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞杆菌和枯草芽孢杆菌等四种供试菌的抑菌活性及抑菌稳定性。采用试管半倍稀释法确定MIC和MBC,并探讨羟基酪醇对供试菌的生长和细胞膜完整性的影响以及在不同介质下的抑菌稳定性。结果表明,羟基酪醇对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞杆菌和枯草芽孢杆菌的MIC分别为0.625、0.625、1.250、2.500 mg/mL,MBC分别为1.250、1.250、2.500、5.000 mg/mL。与对照组相比,四种供试菌核酸和可溶性蛋白泄漏显著,细胞膜的完整性被破坏。在不同NaCl浓度下,羟基酪醇对枯草芽孢杆菌的抑菌活性稳定;在1.0%和2.0%NaCl浓度下,羟基酪醇对大肠杆菌和铜绿假单胞杆菌的抑菌活性稳定;在2.0%NaCl介质下低浓度的羟基酪醇对金黄色葡萄球菌的抑菌活性稳定,在0.5%、1.5%和2.0%NaCl介质下高浓度的羟基酪醇对金黄色葡萄球菌的抑菌活性稳定。在蔗糖介质中,羟基酪醇对四种供试菌的抑菌活性均不稳定。因此,羟基酪醇可以作为一种新型的防腐剂。     

羟基酪醇抗肿瘤机制研究进展

羟基酪醇是一种存在于橄榄中的多酚类化合物,具有良好的生物学效应.大量文献表明,羟基酪醇可以诱导多种肿瘤增殖抑制以及凋亡发生.作为一种含酚羟基化合物,羟基酪醇容易发生自氧化,加速其在体外的降解,同时生成过氧化氢.本文综述了羟基酪醇在肿瘤防治领域的研究进展及相应的机制研究,重点就羟基酪醇的自氧化在肿瘤治疗预防中所起的作用进行探讨.     

利用高山红景天培养细胞生物转化外源酪醇生产红景天甙的研究

高山红景天（ＲｈｏｄｉｏｌａｓａｃｈａｌｉｎｅｎｓｉｓＡ．Ｂｏｒ．）培养细胞中,甙元酪醇在细胞生长静止期大量积累,而此时糖基化反应的效率很低,因而红景天甙（ｓａｌｉｄｒｏｓｉｄｅ）产量较低。考虑到培养细胞中酪醇葡萄糖基转移酶的活性在指数生长期达到最高,考察了在指数生长期添加外源酪醇生物转化生产红景天甙的可能性,并探讨了酪醇添加浓度、添加方法及细胞密度对酪醇转化率及红景天甙产量的影响。结果表明,细胞在酪醇浓度为１ｍｍｏｌ／Ｌ的培养基中培养２４ｈ后可使酪醇转化率达到９５％;过高的酪醇浓度（＞３ｍｍｏｌ／Ｌ）对细胞生长及酪醇转化率都有明显抑制作用;通过较低浓度酪醇的３次重复添加,可使细胞密度为６ｇＤＷ／Ｌ、１２ｇＤＷ／Ｌ及１８ｇＤＷ／Ｌ的培养物中的红景天甙产量分别达到１３２０ｍｇ／Ｌ、１７４０ｍｇ／Ｌ和１９８０ｍｇ／Ｌ。     

羟基酪醇作为线粒体营养素的调控机制

地中海饮食,特别是橄榄油,赋予了地中海周边国家人民对于退行性疾病的强力抵抗,尤其是心血管疾病和肿瘤的发生率以及致死率相对更低。羟基酪醇是橄榄油中的多酚类化合物之一,在防治紫外辐射、糖尿病、老年性视网膜黄斑病变、心血管疾病以及肿瘤等方面都具有重要的生物学效应。将具体阐述羟基酪醇作为一种线粒体营养素（如通过调节线粒体的动态变化以及Nrf2介导的抗氧化酶的诱导等）如何促进其有益功能。     

香紫苏醇及其类似物生物转化的研究

综述了香紫苏醇及其类似物生物转化所用的生物源(细菌、真菌和动物)、菌株的转化能力、微生物氧化香紫苏醇的反应部位及引入的官能团的研究进展,评述了其发展前景。     

大肠杆菌高密度发酵表达4-羟基苯乙酸酯3-羟化酶及咖啡酸的高效生物合成

来源于大肠杆菌的4-羟基苯乙酸酯3-羟化酶(4-hydroxyphenylacetate 3-hydroxylase,4HPA3H)可以催化对香豆酸生物合成咖啡酸。为了实现4HPA3H的扩大生产和咖啡酸的高效生物合成,首先构建过表达4HPA3H的大肠杆菌工程菌,其次使用5 L发酵罐进行高密度发酵生产4HPA3H,再而优化采用工程菌株进行全细胞催化产咖啡酸的条件。最终实现了在5 L发酵罐中发酵,工程菌株生物量达到干重34.80 g/L。通过使用5 L发酵罐作为生物反应器进行全细胞催化,经过6 h的催化可产生18.74 g/L (0.85 g/(L·OD₆₀₀))咖啡酸,摩尔转化率为78.81%,是目前文献报道4HPA3H以对香豆酸为底物合成咖啡酸的最高水平。初步实现了高密度培养大肠杆菌表达4HPA3H并高效生物合成咖啡酸,为工业化生产奠定了基础。     

产3-羟基丙酸重组菌的构建及其转化甘油的研究

将连接编码甘油脱水酶的基因重组质粒pEtac-dhaB和连接编码乙醛脱氢酶编码基因aldh的重组质粒pUCtac共转化大肠杆菌,得到产3-羟基丙酸重组大肠杆菌JM109(pUCtac-aldh,pEtac-dhaB),并对影响该重组菌发酵的营养因子进行研究.试验结果表明:该重组菌转化甘油合成3-羟基丙酸的适宜培养基组成为甘油40 g/L、酵母膏6 g/L、维生素B12 0.02 g/L以及KH2PO4 7.5 g/L; 3-羟基丙酸产量和转化率分别达到4.92 g/L和12.3 %.     

重组大肠杆菌生物转化甘油生产3-羟基丙酸

目的:以甘油为底物构建高效的3-羟基丙酸生产菌株。方法:以自身携带乙醛脱氢酶的E.coli BL21(DE3)plysS作为宿主,异源表达源自Klebsiella pneumoniae的甘油脱水酶基因dhaB。结果:重组菌E.coli HP获得的甘油脱水酶比活力在1.0mmol/L IPTG的诱导下达到了77.2 U/mg,摇瓶条件下,3-HP的最大产量为5.44 g/L,摩尔转化率为53%,该产量比目前报道的最高水平(4.4 g/L)提高了23.6%。结论:重组菌株E.coli HP实现了甘油向3-羟基丙酸(3-HP)的高效生物转化。     

总状毛霉对4-烯-3-酮甾体的生物转化研究

从土样中筛选到一株能转化甾体的菌株,经形态观察,鉴定为总状毛霉(Mucor racemosus)。首次利用该菌株对4-烯-3-酮类甾体衍生物进行生物转化,目的是合成具有潜在活性的羟基类4-烯-3-酮衍生物。转化条件为27℃,220r/min振荡培养4d。转化产物经乙酸乙酯萃取,用硅胶柱层析法分离,通过红外、质谱和核磁分析确定了甾体转化产物的化学结构。黄体酮生物转化得到的产物是14α-羟基-4-孕甾烯-3,20-二酮和7α,14α-二羟基-4-孕甾烯-3,20-二酮;4-雄烯二酮的转化产物是14α-羟基-雄甾-4-烯-3,17-二酮1、4α,17β-二羟基-雄甾-4-烯-3-酮和6α,17β-二羟基-雄甾-4-烯-3-酮。研究结果表明总状毛霉具有转化甾体的能力,对4-烯-3-酮类甾体进行生物转化的主要产物是14α-羟基甾体衍生物。     

人Hepcidin融合表达载体的构建及在大肠杆菌中的表达

为了在大肠杆菌中表达生产hepcidin,根据大肠杆菌密码子偏好性,化学合成了人hepcidin的基因序列,并构建了hepcidin的融合表达载体pET -hpc。pET- hpc在大肠杆菌BL2 1 (DE3)中表达的hepcidin融合蛋白以包涵体形式存在,其N端带有 6个组氨酸。通过优化诱导表达条件,该融合蛋白表达水平显著提高,占总蛋白的 2 5 . 2 %。表达的包涵体经 1 %TritonX 1 0 0洗涤后溶于8mol L尿素,在变性条件下采用金属螯合层析进行纯化,所得融合蛋白纯度大于 95 %。     

脯氨酸-4-羟化酶在大肠杆菌中的密码子优化表达及对反式-4-羟脯氨酸生物合成的作用

为了使脯氨酸-4-羟化酶基因在重组大肠杆菌中得到高表达,通过调整大肠杆菌密码子偏好性以及mRNA二级结构,使得脯氨酸-4-羟化酶基因得到优化。将优化后的脯氨酸-4-羟化酶基因插入含有色氨酸串联启动子的p UC19质粒,构建重组质粒p UC19-ptrp2-Hyp,并导入大肠杆菌BL21(DE3)中。在摇瓶水平,重组菌以L-脯氨酸为底物发酵8 h,可积累(0.492±0.034)g/L的反式-4-羟脯氨酸。在发酵罐水平,通过补料分批发酵来提高反式-4-羟脯氨酸的产量,当补糖速率为18 g/h时,反式-4-羟脯氨酸的产量高达42.5 g/L,反式-4-羟脯氨酸产率为0.966 g/(L·h)。     

Biotransformation of 4-halophenols to 4-halocatechols using Escherichia coli expressing 4-hydroxyphenylacetate 3-hydroxylase

Escherichia coli cells, expressing 4-hydroxyphenylacetate 3-hydroxylase, fully transformed 4-halogenated phenols to their equivalent catechols as single products in shaken flasks. 4-Fluorophenol was transformed at a rate 1.6, 1.8, and 3.4-fold higher than the biotransformation of 4-chloro-, 4-bromo-, and 4-iodo-phenol, respectively. A scale-up from shaken flask to a 5 L stirred tank bioreactor was undertaken to develop a bioprocess for the production of 4-substituted halocatechols at higher concentrations and scale. In a stirred tank reactor, the optimized conditions for induction of 4-HPA hydroxylase expression were at 37 °C for 3 h. The rate of biotransformation of 4-fluorophenol to 4-fluorocatechol by stirred tank bioreactor grown cells was the same at 1 and 4.8 mM (5.13 μmol/min/g CDW) once the ratio of biocatalyst (E. coli CDW) to substrate concentration (mM) was maintained at 2:1. At 10.8 mM 4-fluorophenol, the rate of 4-fluorocatechol formation decreased by 4.7-fold. However, the complete transformation of 1.3 g of 4-fluorophenol (10.8 mM) to 4-fluorocatechol was achieved within 7 h in a 1 L reaction volume. Similar to 4-fluorophenol, other 4-substituted halophenols were completely transformed to 4-halocatechols at 2 mM within a 1–2 h period. An increase in 4-halophenol concentration to 4.8 mM resulted in a 2.5–20-fold decrease in biotransformation efficiency depending on the substrate tested. Organic solvent extraction of the 4-halocatechol products followed by column chromatography resulted in the production of purified products with a final yield of between 33% and 38%.     

表达载体pHsh对大肠杆菌热休克系统中负调控机制的影响

pHsh是一种由σ32识别和启动外源基因表达的新型高效的大肠杆菌表达载体。正常E.coli细胞在热激诱导条件下,σ32的浓度在5 min内到达高峰,随后被3个负调控蛋白Dnak、DnaJ、GrpE结合导致失活或降解,整个热休克反应持续约12min。在携带有外源基因的高拷贝pHsh 的E.coli细胞中,外源基因却能持续高效表达4～10 h,这一现象表明了此时细胞中的σ32比没有携带质粒的细胞内σ32的浓度要高。σ32浓度的增高有可能是由于3个负调控蛋白Dnak、DnaJ、GrpE在细胞内的含量比正常情况下降低的结果。为了验证这一推测,从E.coli中克隆了Dnak、DnaJ、GrpE的编码基因,表达并初步纯化了其重组蛋白以作分子标记,采用双向电泳技术,分析携带质粒（pHsh+）和不携带质粒的E.coli(pHsh-)细胞在热休克后胞内蛋白质组的差异。该项实验通过与检索到的标准的E.coli蛋白质组图谱进行比较鉴别出的两个蛋白Dnak、GrpE,并通过对比目标点的大小和深浅发现pHsh+中的Dnak均少于pHsh─中的目标蛋白,所得结果与上述假设一致。     

重组人IL-4大肠杆菌表达与纯化

根据大肠杆菌密码子偏爱性优化并合成人白细胞介素4基因,以pET30a( )为载体构建了重组表达质粒pET30a( )/rhIL-4,将重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,诱导表达并超声破菌检测重组蛋白的表达形式。采用5L发酵罐培养工程菌,发酵液OD600为0.6时诱导3.5h收集菌体,检测目的蛋白的表达量。收集的菌体经压榨破菌获得包涵体,通过包涵体变性、层析、透析复性等方法对rhIL-4进行纯化。采用人红细胞白血病细胞(TF-1)测定纯化的rhIL-4的生物活性。测序表明目的基因已插入载体pET30a( )中,重组蛋白以包涵体形式表达,单位体积重组蛋白的表达量达200mg/L发酵液,建立了对包涵体形式表达的rhIL-4纯化方法,最终得率为40mg/L发酵液,纯度大于98%,回收率为20%以上。免疫印迹法检测诱导表达的重组蛋白和纯化的蛋白为IL-4,N端氨基酸序列测定结果与理论相符,生物活性检测纯化的蛋白比活性达2.5×106AU/mg。这为rhIL-4进一步产业化研究建立了基础。     

透明颤菌血红蛋白的表达及对基因工程菌的影响

利用已克隆的透明颤菌(Vitreoscilla)血红蛋白基因(vgb),构建了一批复制类型和抗生标记不同的vgb表达载体,并就vgb基因表达及其对几种基因工程大肠杆菌的影响进行了初步研究。实验证明vgb基因的表达具有氧调控特性,在溶氧水平下跌至20％饱和度时迅速合成。Vgb基因的表达产物(Vitreoscilla Hemoglogin,VHb)可促进青霉素酰化酶和TNF、IL-2等基因工程菌在低氧条件下细胞生长和产物表达的状况,由于vgb基因的表达降低了细胞对氧的敏感程度,可望运用它来改善发酵过程中溶氧控制裕度。这些实验结果预示着vgb基因在耗氧生物过程中,如抗生素工业和基因工程菌高密度发酵,有着良好的应用前景。     

5—氟尿苷的微生物转化

5 氟尿苷 (简称ＦＵＲ)是抗肿瘤核苷药物脱氧氟尿苷 (Ｆｌｏｘｕｒｉｄｉｎｅ ,简称ＤＦＵＲ)的合成中间体。脱氧氟尿苷是一种抗代谢类抗肿瘤药 ,在体内可以部分转化为氟尿嘧啶 (简称ＦＵ) ,二者具有相似的作用途径和抗肿瘤谱。与ＦＵ相比 ,由于ＤＦＵＲ的抗肿瘤活性高且毒副反应小 ,主要用于治疗晚期结直肠癌和各种类型肝癌。在国内 ,采用化学法合成的ＤＦＵＲ业已进入临床研究阶段[1]采用化学合成法生产ＤＦＵＲ时 ,由于反应过程中需将碱基或核糖残基的部分基团进行保护 ,而且产物为多种核苷异构体和其它副产品的混合物 ,需要进一步分离 ,…     

Production of toluene cis-glycol using recombinant Escherichia coli strains in glucose-limited fed batch culture

Production of toluene cis-glycol (TCG) was investigated using recombinant Escherichia coli strains that express toluene dioxygenase under the tac promoter. E. coli TG2 was selected as the host for the recombinant plasmid, pTAC365, because the TCG yield was 64% higher than with strain JM105 as the host. By using fed-batch culture, TCG production could be improved by 4.4-fold compared with batch cultures, with a toluene vapor feed. A further improvement of 1.2-fold was obtained by using a two-liquid phase culture system, but the improvement was 1.6-fold when the feed rate of toluene vapor was reduced by 75%. When the period of growth in fed-batch culture was extended and the reduced vapor feed was used, the maximum TCG concentration increased to 4 g/l, an overall improvement of 10-fold compared with the batch culture system used initially. However, product consumption was observed during the late stages of fed-batch growth and in stationary phase, resulting in the formation of o-cresol, 3-methylcatechol and benzyl alcohol. We conclude that the key to optimizing TCG production by recombinants is to prolong growth of the cells to ensure sustained growth-linked product formation, and to optimize the supply of the toxic substrate, toluene, but further work is needed to eliminate by-product formation.     

可溶性重组人组织因子(rhTF243)分泌型表达载体的构建和表达

目的:构建含有TF的胞外区和跨膜区基因的phoA-TF243分泌型表达载体,在大肠杆菌中以可溶形式表达重组人组织因子(rhTF243)。方法:从人胎盘组织中提取总RNA,以RT-PCR扩增获得目的基因,并克隆到phoA载体中,在大肠杆菌MM294中表达rhTF243,产物采用免疫亲合层析进行纯化。结果:通过低磷酸盐诱导工程菌,获得重组人组织因子(rhTF243) ,表达水平占菌体总蛋白量的16 .3 %,经免疫亲合层析纯化,产物纯度达到95 %以上,分子量为27 .4kD。结论:获得了rhTF243,具有与完整分子完全相同的凝血功能。     

Biotransformation of Benzyl Alcohol by Pseudomonas cepacia

To cDNAs encoding class I chitinases of rice were expressed in Escherichia coli. The cDNAs were fused to the MS2-polymerase gene in an expression vector, pEx31. The fusion proteins, expressed under the control of the λP_L-promoter, showed the chitinase activity independent of the existence of the hevein domain. The enzymatic hydrolysis of colloidal chitin by the fusion proteins showed that the proteins were endo-type enzymes.