短小芽孢杆菌脂肪酶基因的克隆、表达及酶学性质研究

从土壤样品中通过筛菌过程获得一株产脂肪酶的菌株,经16S rRNA鉴定属于短小芽孢杆菌,根据已报道的来源于芽孢杆菌的脂肪酶基因设计引物,克隆获得其全长基因,命名为lipS6,大小为648 bp,编码215个氨基酸,经比对其与已报道的脂肪酶基因B26有96%的同源性。构建重组表达质粒pET32a-lipS6,在大肠杆菌中实现了可溶表达,酶活达到2 000 U/mL。重组脂肪酶LipS6的最适温度为30℃,最适pH为9,低浓度的Ca2+与Mn2+对其有很明显的激活作用,疏水性有机溶剂对其毒害作用小,在正己烷体系中可以催化酯化反应,最适酯化底物酸为十四酸,底物醇为正丁醇。     

短小芽孢杆菌degQ基因的克隆与鉴定

ｄｅｇＱ基因编码一个由４６个氨基酸组成的多肽,能增强许多芽孢杆菌胞外酶基因的表达,以ＰＭＫ４作克隆体构建短小芽孢杆菌基因库,并用ＤＮＡ探针原位杂次法从中钓出ｄｅｇＱ基因,对克隆基因的ＤＮＡ序列进行了分析并证明克隆的短小芽孢杆菌ｄｅｇＱ基因具有增强枯草杆菌蛋白酶和果聚糖蔗糖酶基因表达的能力,ｄｅｇＱ基因克隆有助于研究芽孢杆菌的正调控机一并可望提高外源基因在芽孢杆菌中表达。     

短小芽孢杆菌degQ基因的克隆与鉴定

degQ基因编码一个由46个氨基酸组成的多肽,能增强许多芽孢杆菌胞外酶基因的表达．以pMK4作克隆载体构建短小芽孢杆菌基因文库,并用DNA探针原位杂交法从中钓出degQ基因．对克隆基因的DNA序列进行了分析并证明克隆的短小芽孢杆菌degQ基因具有增强枯草杆菌蛋白酶和果聚糖蔗糖酶基因表达的能力．degQ基因克隆有助于研究芽孢杆菌的正调控机理并可望提高外源基因在芽孢杆菌中表达．     

耐碱性木聚糖酶基因在短小芽孢杆菌中高效分泌表达的研究

从木聚糖酶高产短小芽孢杆菌 (Bacilluspumilus)BP5 1中克隆得到木聚糖酶基因xynA ,将其构建在芽孢杆菌表达载体pWH1 5 2 0中得到重组质粒pWSX1 1。xynA由木糖诱导xylA启动子调控xynA表达。采用同源高效表达策略 ,以原生质体转化方法将pWSX1 1转回原始菌株BP5 1中 ,获得重组菌株BPX1 1。通过木糖诱导重组菌株中的xy nA基因高效分泌表达 ,使木聚糖酶产酶活力比原菌株BP5 1提高了 87% ,同时对重组表达的木聚糖酶的酶学性质进行了初步研究     

枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶基因的克隆和表达

目的:获得碱性蛋白酶基因。方法:用PCR的方法从枯草芽孢杆菌A-109中扩增碱性蛋白酶基因(apr),并进行测序分析,构建表达载体,最后转化大肠杆菌BL21,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测该基因的表达情况。结果:apr基因片段含1092个碱基对。该基因片段核苷酸序列与Bacillus amyloliquefaciens subtilisin DFE precursor有99%的同源性,对应的氨基酸序列与Bacillussp.DJ-4有99%的同源性。apr基因在大肠杆菌BL21中获得表达,并表现出蛋白酶活性。结论:获得了具有活性的新的碱性蛋白酶基因。     

苏云金芽孢杆菌CrylAb13基因的克隆及表达研究

BtC005是我国自行分离的对多种害虫具有毒杀作用的苏云金芽孢杆菌。经PCR-RFLP系统鉴定,它含有crylAb基因。Southern blot结果显示;PstI酶切C005质粒所得的8.5kb长的DNA片段为crylAb基因的阳性杂交带。以pUCP19为载体,克隆了该片段并证明其含有crylAb基因,对其进行亚克隆和测序,结果表明该基因编码区为3468bp,其编码的蛋白含1155个氨基酸,分子量为130.6kD,等电点为pH4.845。该基因已在GenBank基因库中注册,Accession number为AF254640,并为国际Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会正式命名为crylAb13。将crylAb13基因在Bt无晶体突变株cryB^-中表达,蛋白质电泳结果表明在130kD处有表达带,并证明GryAb对小菜蛾有较高的杀虫活性。     

短小芽孢杆菌噬菌体的分离及特性

以短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)1037及其抗噬菌体衍生株为指示菌,从噬菌体滋生环境中分离得到10株噬菌斑形态和宿主范围不同的PP系列噬菌体,并对它们的血清型、宿主范围以及对热和对不同pH的稳定性进行了研究。结果表明,在噬菌体滋生的环境中实际存在着不同血清型和宿主范围的噬菌体群体。由PP系列噬菌体与不同宿主菌之间的关系推测,杂菌污染是噬菌体污染的导因,因而认为在工业上防治噬菌体对生产的危害必须采取综合治理措施。     

短小芽孢杆菌碱性蛋白酶基因启动子的克隆、鉴定及其应用

利用TAIL-PCR(Thermal asymmetric interlaced PCR)从短小芽孢杆菌基因组中扩增到碱性蛋白酶基因编码区上游的启动子片段。对该片段的序列测定和分析表明, 此片段长797 bp, 但与基因表达有关的序列长约390 bp。对启动子片段进行不同长度的缺失突变, 以获得最小的基因启动子片段, 结果表明, 该基因起始密码子上游约160 bp的DNA片段就可以启动基因的表达。将含有该片段的碱性蛋白酶基因WApQ3插入大肠杆菌-芽孢杆菌穿梭质粒载体pSUGV4中, 构建了碱性蛋白酶基因表达质粒pSUBpWApQ3。将该质粒分别转入枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌中表达, 可在胞外检测到碱性蛋白酶活性, 最高酶活分别为466.5 U/mL和3060 U/mL。     

基于易错PCR技术的短小芽孢杆菌YZ02脂肪酶基因BpL的定向进化

利用易错PCR技术对短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)YZ02脂肪酶基因BpL进行两轮定向进化研究, 分别获得最佳突变株BpL1-7和BpL2-1369, 其脂肪酶活力比出发酶分别提高了2倍和6倍。序列分析表明, 突变体BpL2-1369有4个碱基发生了突变: T61C/C147T/A334G/T371A, 其中有3个碱基突变导致了氨基酸的改变。通过SWISS-MODEL数据库模拟脂肪酶的结构显示, 3个突变氨基酸分别位于第1个a螺旋的第3个氨基酸、第4和第5个b折叠之间的转角以及第5个b折叠的第1个氨基酸位置。将野生型脂肪酶基因BpL和进化后的基因BpL2-1369的高效表达产物经Ni-Agarose柱和Sephadex-G75纯化后, 酶学性质测定表明: 突变脂肪酶的比活力比野生型脂肪酶提高了1.31倍, Km值由8.24 mmol/L降低至7.17 mmol/L; 在pH>8.0时的稳定性较野生型脂肪酶有所提高。     

基于易错PCR技术的短小芽孢杆菌YZ02脂肪酶基因BpL的定向进化

利用易错PCR技术对短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)YZ02脂肪酶基因BpL进行两轮定向进化研究, 分别获得最佳突变株BpL1-7和BpL2-1369, 其脂肪酶活力比出发酶分别提高了2倍和6倍。序列分析表明, 突变体BpL2-1369有4个碱基发生了突变: T61C/C147T/A334G/T371A, 其中有3个碱基突变导致了氨基酸的改变。通过SWISS-MODEL数据库模拟脂肪酶的结构显示, 3个突变氨基酸分别位于第1个a螺旋的第3个氨基酸、第4和第5个b折叠之间的转角以及第5个b折叠的第1个氨基酸位置。将野生型脂肪酶基因BpL和进化后的基因BpL2-1369的高效表达产物经Ni-Agarose柱和Sephadex-G75纯化后, 酶学性质测定表明: 突变脂肪酶的比活力比野生型脂肪酶提高了1.31倍, Km值由8.24 mmol/L降低至7.17 mmol/L; 在pH>8.0时的稳定性较野生型脂肪酶有所提高。     

地衣芽孢杆菌碱性果胶酶基因PelA的克隆与原核表达

通过PCR扩增的方法,从本实验室筛选保存的Bacillus licheniformis DG-3 菌株中扩增出碱性果胶酶的结构基因pelA , 序列分析表明,所获PelA 基因与已报道的B.licheniformis 14A菌株的pelA基因的同源性为100%. 将pelA 基因在大肠杆菌中表达,发酵液菌体的碱性果胶酶酶活为12U/mL. 4～8 mmol/L的Ca2 对碱性果胶酶具有显著的激活作用.     

拆分获得(S)-酮基布洛芬脂肪酶基因在枯草芽孢杆菌中的克隆与表达

【目的】筛选具有不对称拆分消旋酮基布洛芬氯乙酯能力的脂肪酶基因,构建其表达分泌型工程菌,并进一步提高该脂肪酶的立体选择性。【方法】以自筛选出的一株具有不对称拆分消旋酮基布洛芬氯乙酯能力的菌株NK13为材料,通过构建其基因组文库,筛选具有不对称拆分消旋酮基布洛芬氯乙酯能力的脂肪酶基因。通过构建该脂肪酶基因的分泌型诱导表达载体pHY300-plk-sacR-gene,将其转入枯草芽孢杆菌WB600,获得基因重组菌WB600(pHY300-plk-sacR-gene)。用SDS-PAGE检测其表达和转化情况,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法纯化脂肪酶;并利用TLC和HPLC检测该酶的立体选择专一性。【结果】得到了具有专一性拆分获得(S)-酮基布洛芬能力、长度为633bp的脂肪酶基因(GenBank登录号为:EU381317)。该脂肪酶在枯草芽孢杆菌WB600中得到了分泌表达。TLC和HPLC检测结果显示,纯化的脂肪酶对底物转化40h时转化率为30%,生成(S)-酮基布洛芬的e.e.%值最高,达60.02%,与未加Tween-80的枯草芽孢杆菌转化子体系相同。而在含Tween-80的环境下,枯草芽孢杆菌表达重组菌对底物转化36h时转化率约为45%,生成(S)-酮基布洛芬的e.e.%值最高,达93.64%,是野生菌NK13的16倍。【结论】从NK13号菌株中筛选得到的新的脂肪酶具有很高的不对称拆分获得(S)-酮基布洛芬的能力,实现了NK13菌中633bp脂肪酶基因在枯草芽孢杆菌中的分泌表达,研究证明Tween-80能提高该脂肪酶的拆分专一性。     

Bacillus pumilus XJU-13的分离鉴定及其碱性脂肪酶酶学特性分析

目的:对从新疆精河地区一处工业污水中分离得到的一株产碱性脂肪酶细菌进行研究.方法:通过生理生化检测,16SrDNA序列同源性分析和G+Cmol%含量的测定对命名为XJU-13的这株菌进行鉴定.结果:该菌株可在pH 3.0～12.5的广泛酸碱泛围的营养肉汤培养基中生长.最适生长温度为37℃.基于16S rDNA序列同源性构建系统进化树分析表明与Bacillus pumilus clone B257聚在同一亚分枝,序列相似性达100%.数据证明XJU-13属于Bacillus pumilus.由于在氧化酶反应及淀粉水解实验与伯杰氏鉴定手册有差异,具不可比拟的pH耐受性,且脂肪酸含量与参考菌株差异较大,认为这是Bacillus pumilus中的一个新品系.该菌株产生的脂肪酶最适pH为10,最适温度为35℃,且在广泛pH(pH4-10)范围具稳定性.酶活可被Mg2+、K+、Ba2+、Pb+盐强烈抑制,被Ca2+、Cu2+、Al+及Fe2+盐激活.Zn2+对酶活无影响.结论:实验表明,XJU-13应属于B.pumilus.B.pumilus XJu-13中分离到的碱性脂肪酶有很好的特性及潜能,以期为工业应用提供数据.     

Molecular cloning and heterologous expression of an alkaline xylanase from Bacillus pumilus HBP8 in Pichia pastoris

The xynHB gene, encoding alkaline xylanase was cloned from Bacillus pumilus by a shot-gun method. The gene was cloned into vector pHBM905A, and expressed in Pichia pastoris GS115. Xylanase-secreting transformants were selected on plates containing RBB-xylan. Enzymatic activity in the culture supernatants was up to 644 U mL^-1 and the optimal secretion time was 4 days at 25°C. SDS-PAGE showed two bands, of 32.2 kDa and 29.6 kDa, both larger than the predicted mass of 22.4 kDa based on its amino acid sequence. Zymogram analysis demonstrated that the enzyme in both bands could hydrolyze xylan. Deglycosylation by endoglycosidase H revealed that both were derived from the same protein but contain different extents of glycosylation (30 and 25%). The optimal pH and temperature of the enzyme was pH6-9 and 50°C, respectively.     

The Proteomic Response of Bacillus pumilus Cells to Glucose Starvation

Since starvation for carbon sources is a common condition for bacteria in nature and it can also occur in industrial fermentation processes due to mixing zones, knowledge about the response of cells to carbon starvation is beneficial. The preferred carbon source for bacilli is glucose. The response of Bacillus pumilus cells to glucose starvation using metabolic labeling and quantitative proteomics was analyzed. Glucose starvation led to an extensive reprogramming of the protein expression pattern in B. pumilus. The amounts of proteins of the central carbon metabolic pathways (glycolysis and TCC) remained stable in starving cells. Proteins for gluconeogenesis were found in higher amounts during starvation. Furthermore, many proteins involved in acquisition and usage of alternative carbon sources were present in elevated amounts in starving cells. Enzymes for fatty acid degradation and proteases and peptidases were also found in higher abundance when cells entered stationary phase. Among the proteins found in lower amounts were many enzymes involved in amino acid and nucleotide synthesis and several NRPS and PKS proteins.