丝状真菌纤维素酶合成诱导及转录调控

利用廉价可再生木质纤维素资源水解产生的可发酵糖生产生物能源和生物基化学品是近年来国内外研究的热点。纤维素酶酶解是木质纤维素原料生物降解的重要手段,但目前纤维素酶生产成本过高,限制了纤维素生物转化和生物炼制的工业化应用。对丝状真菌纤维素酶基因表达和调控进行研究,有利于进一步选育纤维素酶高产菌株,降低纤维素酶生产成本。随着高通量测序及丝状真菌遗传操作等技术的进步,对丝状真菌纤维素酶诱导和基因表达调控机理有了更深入的认识。本文综述了近年来丝状真菌纤维素酶诱导和纤维素酶基因表达调控的最新进展,重点论述糖转运蛋白、转录因子和染色质重塑对纤维素酶表达调控的影响,并对利用人工锌指蛋白进行丝状真菌纤维素酶诱导调控研究进行了展望。     

丝状真菌中纤维素酶与半纤维素酶的合成调控简

综述了丝状真菌合成纤维素酶和半纤维素酶的相关调控研究进展。对最近研究文章分析发现：细胞外信号分子（C源、光信号）,转录因子以及染色质重建等对丝状真菌合成调控纤维素酶及半纤维素酶有重要影响。同时解析丝状真菌合成纤维素酶和半纤维素酶调控网络,以期为利用基因工程改造纤维素酶和半纤维素酶生产工业菌株提供理论指导。     

丝状真菌中纤维素酶与半纤维素酶的合成调控

综述了丝状真菌合成纤维素酶和半纤维素酶的相关调控研究进展。对最近研究文章分析发现:细胞外信号分子(C源、光信号),转录因子以及染色质重建等对丝状真菌合成调控纤维素酶及半纤维素酶有重要影响。同时解析丝状真菌合成纤维素酶和半纤维素酶调控网络,以期为利用基因工程改造纤维素酶和半纤维素酶生产工业菌株提供理论指导。     

斜卧青霉去泛素化蛋白酶CREB的缺失提高纤维素酶的生产

斜卧青霉Penicillium decumbens T.是1种重要的产纤维素酶丝状真菌,能有效地降解利用木质纤维素生产第2代生物燃料。为了提高斜卧青霉纤维素酶的产量,构建了去泛素化酶基因creB的敲除盒,并通过同源双交换重组的方法,获得了creB基因缺失突变株ΔcreB。该突变株呈现明显的纤维素酶表达分泌抗葡萄糖代谢阻遏效应,ΔcreB菌株的滤纸酶活、内切纤维素酶活、木聚糖酶活以及外切纤维素酶活分别提高1.8倍、1.71倍、2.06倍以及2.04倍,其胞外蛋白质含量提高了2.68倍。确定了creB基因缺失突变株具有抗碳源代谢物阻遏的生理现象,CREB对斜卧青霉生产纤维素酶的能力具有显著影响,为系统改造丝状真菌高产纤维素酶菌株提供了理论指导。     

草酸青霉中一个编码锌指蛋白的基因的功能鉴定

草酸青霉是自然界中常见的产纤维素酶的丝状真菌,其基因组含有多个纤维素酶基因,能够分泌完整的纤维素酶系。真菌纤维素酶基因的表达主要是在转录水平上受到调控。通过对草酸青霉野生菌株HP7-1及其高产纤维素酶突变株EU2106的转录组以及基因组进行分析,获得了一批可能与突变株酶活变高有关的候选基因。HP7A1874是其中的一个候选基因,该基因在EU2106中的表达水平下降了82%。HP7A1874编码一个锌指蛋白,锌指结构域是转录因子所具有的典型结构之一。本研究通过基因敲除获得该基因的缺失突变株△HP7A1874,测定了突变株的纤维素酶和木聚糖酶活性。结果表明,HP7A1874缺失突变株的纤维素酶和木聚糖酶活与野生型菌株相比并无显著差异,说明HP7A1874与草酸青霉纤维素酶基因的表达调控无关。     

木质纤维素酶基因资源挖掘及真菌酶系改造

简述了木质纤维素酶基因资源挖掘的策略和方法及其在丝状真菌酶系改造中的应用。从候选基因的获取(木质纤维素酶基因资源的挖掘和高效利用)、外源基因的表达、酶系的复配和重构等方面综述了丝状真菌酶系改造的最新进展,并提出了丝状真菌酶系改造中亟须解决的关键问题。     

木质纤维素酶基因资源挖掘及真菌酶系改造简

简述了木质纤维素酶基因资源挖掘的策略和方法及其在丝状真菌酶系改造中的应用。从候选基因的获取（木质纤维素酶基因资源的挖掘和高效利用）、外源基因的表达、酶系的复配和重构等方面综述了丝状真菌酶系改造的最新进展,并提出了丝状真菌酶系改造中亟须解决的关键问题。     

粗糙脉孢菌纤维素酶液体发酵优良形态突变体筛选

丝状真菌被广泛地用于包括纤维素酶在内的工业酶生产过程。在液体深层发酵中,丝状真菌菌丝形态直接影响发酵液的流变特性,进而与目标酶蛋白产量存在着重要的关联。目前,针对丝状真菌工业酶液体发酵菌丝形态的研究依然是从传统的发酵工程学角度出发,对与发酵水平紧密相关的形态、粘度等性状相关基因的认识远远不够。为了挖掘深层发酵中对丝状真菌发酵产酶性能具有重要影响的形态发育相关基因,以粗糙脉孢菌Neurospora crassa单基因突变体库中的95株形态突变株为研究对象,在结晶纤维素为碳源的条件下进行筛选,探寻与野生型菌株蛋白产量有显著差异的突变株。同时,对这些突变株的内切-β-1,4-葡聚糖酶酶活、β-葡萄糖苷酶酶活、发酵液粘度和菌丝干重进行了测定,并观察了发酵液中突变株的菌丝形态。实验结果表明,与野生型菌株相比,突变株SZY32、SZY35、SZY39和SZY43发酵液中蛋白浓度显著降低,突变株SZY11、SZY63、SZY69和SZY87发酵液中蛋白浓度显著性提高。值得注意的是,突变株SZY11和SZY43发酵液菌丝体主要形态为菌球状,其发酵液粘度分别降低75%和50%,突变株SZY87在发酵液中呈长丝状,发酵液粘度显著升高至少2倍。这些与产酶水平相关的形态、粘度基因的获得将有助于丝状真菌纤维素酶等工业酶高产工程菌株的理性构建。     

三株丝状真菌分解樟子松凋落物酶活性

该研究以在樟子松凋落物层中高频出现的3株丝状真菌Alternaria sp.、Penicillium sp.和Pestalotiopsis sp.为供试菌株, 以樟子松新鲜落叶为作用底物, 通过发酵纯培养的方法, 测定了底物有机物质质量损失及发酵过程中产生的漆酶(Laccase)、锰过氧化物酶(MnP)、羧甲基纤维素酶(CMCase)和滤纸酶(FPA)酶活性变化, 并验证了酶活性与底物降解的关系。结果表明, Alternaria sp. 引起底物总有机物质质量损失最大, 且产生的漆酶、羧甲基纤维素酶和滤纸酶活性都较高; Penicillium sp. 产生的锰过氧化物酶活性最高。3株丝状真菌同属于真菌功能群中的木质纤维素分解者。     

微波诱变结合化学诱变选育纤维素酶高产菌的研究

以纤维素酶产生菌TP1202为出发菌株,通过微波诱变和硫酸二乙酯、氯化锂诱变剂进行诱变,选育到1株纤维素酶高产菌株AS5。在适宜条件下,其产生的羧甲基纤维素酶活力(CMC),滤纸酶活力(FPA)和棉花糖酶活力分别是出发菌株的107%、152.4%和140.5%。     

丝状真菌蛋白质组学研究进展

丝状真菌不仅是致病菌,而且在异源表达工业酶、化学制品以及药物活性物质中发挥着越来越重要的作用。随着人类基因组计划的实施和推进,生命科学研究已进入了功能基因组时代,特别是蛋白质组学,在蛋白质水平对丝状真菌细胞生命过程中蛋白质功能和蛋白质之间的相互作用以及特殊条件下的变化机制进行研究,对生命的复杂活动进行深入而又全面的认识也为丝状真菌工业酶制剂和重组药物的开发提供广阔的创新空间。本文综述了蛋白质组学的研究内容和方法,总结了其在丝状真菌致病菌、抗生素产生菌和纤维素酶产生菌中的应用现状。不同层次的功能基因组学分析可以从各个角度掌握生物体的代谢网络和调控机制,本文还对蛋白质组学以及功能基因组学各部分内容的整合运用进行了展望。     

The major cellulases CBH‐1 and CBH‐2 of Neurospora crassa rely on distinct ER cargo adaptors for efficient ER‐exit

Filamentous fungi are native secretors of lignocellulolytic enzymes and are used as protein‐producing factories in the industrial biotechnology sector. Despite the importance of these organisms in industry, relatively little is known about the filamentous fungal secretory pathway or how it might be manipulated for improved protein production. Here, we use Neurospora crassa as a model filamentous fungus to interrogate the requirements for trafficking of cellulase enzymes from the endoplasmic reticulum to the Golgi. We characterized the localization and interaction properties of the p24 and ERV‐29 cargo adaptors, as well as their role in cellulase enzyme trafficking. We find that the two most abundantly secreted cellulases, CBH‐1 and CBH‐2, depend on distinct ER cargo adaptors for efficient exit from the ER. CBH‐1 depends on the p24 proteins, whereas CBH‐2 depends on the N. crassa homolog of yeast Erv29p. This study provides a first step in characterizing distinct trafficking pathways of lignocellulolytic enzymes in filamentous fungi.     

丝状真菌降解转化纤维素的机制与遗传改良前景简

丝状真菌可以分泌大量纤维素酶及辅助酶来降解纤维素底物,也是目前工业上纤维素酶的主要生产者。回顾并综述了丝状真菌降解转化纤维素的酶系和机制进展,详细总结了组学研究在纤维素酶研究上的新成果,并探讨了提高丝状真菌酶系效率和产量的遗传改良策略。     

丝状真菌瑞氏木霉外源基因表达系统的构建

采用PCR技术体外扩增获得了瑞氏木霉外切葡聚糖纤维二糖水解酶Ⅰ (CBHⅠ )启动子和终止子序列 .并以大肠杆菌质粒pUC1 9为骨架 ,在该启动子和终止子序列间加入多克隆位点 ,构建了瑞氏木霉强表达整合型载体pTRIL .以质粒pAN7 1为模板 ,体外扩增了带有潮霉素磷酸转移酶(hph)基因的DNA片段 ,将hph插入pTRIL的cbh1启动子和终止子序列之间 ,构建了Pcbh1 hph Tcbh1表达盒 .用此表达盒转化瑞氏木霉C30原生质体 ,在潮霉素平板上得到 1 5株抗性转化子 .对其中的H1转化子进行了PCR和Southern印迹分析 ,证实hph基因确实整合到转化子染色体DNA上 ,并在Pcbh1 启动子控制下进行高效表达 .转化子H1对潮霉素抗性达 1 5 0mg L ,比出发菌株提高 2倍 .瑞氏木霉强表达整合型载体pTRIL的构建成功为开展瑞氏木霉分子生物学研究以及进一步的工程菌株构建工作奠定了基础     

利用红色荧光蛋白分析里氏木霉合成纤维素酶的机理

以红色荧光蛋白作为报告蛋白研究了里氏木霉的纤维素酶合成机理。构建了里氏木霉的表达盒,通过该表达盒使红色荧光蛋白的基因整合到里氏木霉的基因组DNA上,并受纤维二糖水解酶基因启动子的调控,得到重组菌株T.reeseiTR2。在不同的条件下培养T.reeseiTR2,红色荧光蛋白的表达情况可以反映在不同条件下里氏木霉合成纤维素酶的情况。在诱导的情况下,红色荧光蛋白随时间变化的情况与培养液中纤维素酶活性的变化相似,培养至36h后可以观察到荧光,并且不断增强,到菌丝自溶时荧光减弱。另一方面,诱导后里氏木霉菌丝的各个部位均可以观察到荧光,而且分布均匀,表明菌丝的各个部位在纤维素酶合成过程中所起的作用相同。在非诱导的情况下,培养时间较长时也可以观察到较弱的荧光,表明在此条件下里氏木霉仍可以合成少量的纤维素酶,这一结果为解释纤维素诱导里氏木霉合成纤维素酶的机理提供了另一个试验依据。     

丝状真菌蛋白表达系统研究进展*

丝状真菌以其优秀的表达分泌能力和良好的环境适应能力,使得其在蛋白质表达领域应用越来越广泛。近几十年来,通过诱变、培养优化及遗传改造等手段,使得包含曲霉属、木霉属、青霉属等在内的丝状真菌被开发成高效表达宿主。为促进丝状真菌蛋白表达系统的开发,结合作者的研究工作,对工业上丝状真菌表达宿主、蛋白质表达元件及其改造策略进行综述,并探讨了当前丝状真菌表达系统开发过程中的不足之处,为新型丝状真菌表达系统的研究提供参考和启示。     

丝状真菌胞外蛋白高效分泌机制的研究进展

丝状真菌由于其胞外蛋白分泌的高效性,成为生产酶制剂的高效细胞工厂.近年来针对真核生物胞外蛋白分泌途径的研究发现,丝状真菌蛋白的分泌途径相比其他真核生物具有高效分泌的特性.为了研究丝状真菌高效分泌的机制,本文总结了近年来丝状真菌分泌途径的最新研究进展,并且选取了分泌途径中关键环节的数种蛋白进行分析,通过与其他真核生物相关蛋白进行结构与序列比对,推测了丝状真菌胞外蛋白高效分泌的可能机制.     

几种丝状真菌原生质体的形成与再生*

本文报道从黑曲霉、米曲霉、酱油曲霉、康宁木霉、拟青零等工业上有重要用途的7种丝状真菌菌丝制备原生质体,以及对这些真菌原生质再生过程中形态学变化进行观察的结果。实验表明用商品纤维素酶、蜗牛酶、溶菌酶配成的混合酶液,可成功地对上述丝状真菌制备出原生质体。在所有供试菌株中均观察到由原生质体直接长出菌丝,及原生质体先形成酵母状物再长出菌丝这两类再生方式。