Pfk基因过表达对乳酸乳球菌N8产nisin速率的影响

【目的】通过基因工程手段增加糖酵解途径中编码限速酶6-磷酸果糖激酶基因Pfk在乳酸链球菌素(nisin)产生菌Lactococcus lactis N8中的表达,增快nisin的产生,从而提高单位时间内nisin的产量,缩短发酵周期。【方法】将pfk基因及编码以c AMP为依赖的蛋白激酶催化亚基基因pka C克隆到表达质粒p MG36e上,将共表达重组质粒转入L.lactis N8中,使Pfk-pka C基因过量表达,得到重组菌株L.lactis N8-p MG36epfk-pka C,并比较该重组菌株与野生菌的生长曲线、胞内6-磷酸果糖激酶活性、发酵上清液的抑菌活性及效价,并从转录水平分析两株菌nis A及pfk-pka C的转录差异,比较野生菌与重组菌在不同葡萄糖含量下培养产nisin的变化。【结果】Pfk基因与pka C基因的过表达对重组菌的生长速度没有明显的影响,却能提高重组菌产nisin的速度,在发酵10 h时nisin的产量比野生菌提高了20%,使得发酵周期缩短近2 h。野生菌及重组菌在不同葡萄糖含量下培养发酵上清液的nisin效价没有明显的变化。【结论】糖酵解途径中6-磷酸果糖激酶基因Pfk的过表达可以加快乳酸乳球菌N8产nisin的速率,缩短发酵周期。     

马奶酒样乳杆菌ZW3中WANG_1291基因的表达

【目的】马奶酒样乳杆菌ZW3含有一段长度为14.4 kb的胞外多糖合成基因簇,包含17个与胞外多糖合成相关的基因(WANG_1283?WANG_1299),主要分析17个基因在马奶酒样乳杆菌ZW3生长过程中不同时间段的表达量,探究其中一个表达量发生变化的基因对乳酸菌产胞外多糖的影响。【方法】通过半定量RT-PCR实验,对基因簇上各基因的表达量进行分析;通过构建含有表达量变化基因的重组乳酸乳球菌,比较重组菌与野生菌的产胞外多糖差异。【结果】经分析,WANG_1284、WANG_1286、WANG_1287、WANG_1288、WANG_1290、WANG_1291、WANG_1292、WANG_1294、WANG_1296、WANG_1297、WANG_1298、WANG_1299这12个基因在菌体生长的50 h和60 h (产糖量上升阶段)表达量最高,推测这些基因在多糖聚合过程中起作用。从这12个基因中选出一个表达量发生明显变化的基因WANG_1291做进一步研究。将WANG_1291插入乳酸菌表达载体pMG36e中,构建了重组表达载体pMG36e-1291。将构建的重组表达载体转化到乳酸乳球菌WH-C1中,得到重组菌株。测定重组菌与野生菌生长特性,发现重组菌与野生菌之间的生长速度存在一定差异。然后利用苯酚-硫酸法测得重组乳酸乳球菌的胞外多糖产量是野生菌的2.1倍,胞外多糖产量有了明显的提高。【结论】确定WANG_1291基因是调控马奶酒样乳杆菌ZW3产胞外多糖的关键基因之一。     

乳链菌肽自身免疫基因nisI的表达对乳链菌肽产量的影响

【目的】通过基因工程手段增加乳链菌肽(nisin)自身免疫基因nisI在nisin产生菌Lactococcus lactisNZ9800/pHJ201中的表达水平,增强该菌对nisin的抗性,从而达到提高nisin产量的目的。【方法】将带有强组成型启动子P59的免疫基因nisI克隆到nisin表达质粒pHJ201上,将重组质粒引入L.lactis NZ9800中,使nisI基因过量表达,得到重组菌株L.lactis NZ9800/pHMI,并比较该重组菌株与对照菌株L.lactis NZ9800/pHJ201的生长曲线、对nisin的抗性水平、抑菌活性及nisin产量的差异。【结果】nisI的表达对重组菌的生长速度没有明显的影响,却能促使重组菌株对nisin的抗性水平提高25%、在发酵6h和8h时,nisin的产量分别提高32%和25%。【结论】增加乳链菌肽自身免疫基因nisI的表达可以提高产生菌对nisin的抗性,从而提高乳链菌肽产量。     

Nisin A前体基因nisA的过量表达对Nisin A产量的影响

Nisin是一种广泛应用于食品工业的抗菌素。通过基因工程手段分别构建了Nisin A前体结构基因nisA的穿梭表达载体pMG36ek-nisA和整合型载体pDG780-nisA,并转入Nisin A产生菌乳酸乳球菌Lactococcus lactis ATCC 11454中,得到两株基因工程菌FMM1和FMM2。对比工程菌和原始产生菌的生长状态及Nisin A产量,结果表明FMM1的生长速度、生物量以及发酵液的酸碱度没有显著变化,而Nisin A产量提高了31%;相反,FMM2的生物量较原始菌株显著降低,但Nisin A产量也有一定程度的提高。通过RT-PCR检测工程菌与原始产生菌Nisin A生物合成基因簇中11个基因的转录水平,结果显示FMM1和FMM2的11个基因的转录水平均有提高,其中FMM1提高更为显著。因此推测,nisA是Nisin A高产的关键因素之一,其游离型过量表达能显著提高Nisin A的产量。该研究为采用基因工程手段提高Nisin A的产量提供了新的思路,并对NisinA的大规模工业生产有指导意义,同时,也为其他抗菌肽产生菌的基因工程改造提供了参考。     

S-丙二酰转移酶基因失活对地中海拟无枝酸菌产利福霉素的影响

为提高利福霉素的产量,构建了S-丙二酰转移酶基因失活的地中海拟无枝酸菌。利用融合PCR构建S-丙二酰转移酶基因的同源重组载体,通过电击转化导入到地中海拟无枝酸菌中,使之发生同源重组,以安普霉素为标记,筛选了S-丙二酰转移酶基因失活菌株,并对比了突变菌株与原始菌株的利福霉素SV产量。成功构建了S-丙二酰转移酶基因的同源重组载体,获得了地中海拟无枝酸菌突变株A.mediterranei △fab D,失活菌株的利福霉素SV产量为168.08 mg/L,比原始菌提高了9.94%。S-丙二酰转移酶基因的失活,弱化了突变菌株脂肪酸的合成,强化了利福霉素的合成。     

希瓦氏菌(Shewanella marinintestina MCCC 1A01703)二十碳五烯酸生物合成基因簇的钓取及鉴定

希瓦氏菌(Shewanella marinintestina MCCC 1A01703)是从海洋动物肠道分离得到的1株产二十碳五烯酸(Ecicosapentaenoic acid,EPA)的海洋细菌。利用PCR方法、Overlap PCR及Gibson Assemble技术克隆该菌中包含pfaA、pfaB、pfaC和pfaD的EPA生物合成基因簇,全长18.4 kb。序列分析表明所钓取的合成基因簇与来自希瓦氏菌SCRC-2738的EPA合成基因簇有88%的相似度,均编码聚酮合酶。以构建的低拷贝表达载体pACYC-Trc为骨架,通过Gibson Assemble技术构建EPA基因簇表达质粒pLYSCY03。钓取大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)细胞中的entD基因,克隆至表达载体pTrc99a中,构建成为重组质粒pLYSCY01。将两个表达质粒同时导入大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)中,获得产EPA的工程菌株。结果表明,希瓦氏菌中含有EPA聚酮生物合成基因簇,大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)中的entD基因可以替代pfaE基因与钓取的EPA合成基因协同合成EPA。     

南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)基因在乳酸乳球菌MG1363中的整合及表达

根据南极假丝酵母脂肪酶B (CALB)的基因序列将CALB基因进行TA克隆、酶切鉴定及测序后,亚克隆至大肠杆菌-乳酸乳球菌穿梭表达栽体pMG36e-Nisl中,构建重组表达栽体pMG36e-Nisl-CALB.设计特异性引物P3和P4,对重组质粒pMG36e-NisI-CALB进行红霉素抗性基因的敲除,以构建食品级表达载体pMG36N-CALB,后再将两种重组质粒分别电转化入乳酸乳球菌MG1363,以Nisin为选择压力,考察CALB在MG1363中的表达情况.结果显示,成功构建了表达载体pMG36e-NisI-CALB及pMG36N-CALB,两株重组菌在含有20 IU Nisir/mL的培养基中均生长情况良好,遗传性能稳定,且经水解圈鉴定,CALB能够进行活性表达.进一步研究发现,CALB基因整合到乳酸乳球菌MG1363染色体中.     

吸水链霉菌井冈变种的色素合成基因缺失对井冈霉素产量的影响北大核心CSCD

【目的】通过缺失井冈霉素高产菌株TL01中4个典型的色素合成基因簇来考察其对井冈霉素产量、菌体生长和发酵液颜色的影响。【方法】通过同源重组双交换对4个色素合成基因簇进行逐个同框缺失,HPLC检测突变株井冈霉素产量的变化,q RT-PCR检测突变株中井冈霉素合成基因转录变化,通过称量菌丝体干重来绘制其生长曲线。【结果】和出发菌株TL01相比,多巴类黑色素基因簇缺失株PY06中井冈霉素的发酵产量由原来的20.6 g/L上升至23.1 g/L,提高了12%;III型聚酮合酶编码的黑色素基因簇缺失株PY07产量无明显变化;II型聚酮合酶编码的孢子色素基因簇缺失和褐黄素基因簇缺失分别导致井冈霉素产量下降11.7%和17.2%。所有缺失突变株中井冈霉素基因簇转录水平和发酵液颜色均没有明显变化。【结论】不同色素基因的缺失对井冈霉素产量和菌株生物量积累具有不同的影响。多巴类黑色素与井冈霉素的生物合成过程竞争共同前体,将其中断后使前体流向井冈霉素生物合成,达到了进一步提高产量的目的。     

透明颤菌血红蛋白基因在地衣芽孢杆菌ATCC9945a中的表达及作用

目的:研究透明颤菌血红蛋白基因(vgb)在产聚γ-谷氨酸(γ- PGA)的地衣芽孢杆菌ATCC9945a中的表达及对其生物量和产量的影响.方法:以大肠杆菌-枯草芽孢杆菌的穿梭表达载体pUBC19为骨架,构建含有枯草芽孢杆菌的组成型启动子P43和透明颤菌血红蛋白结构基因的穿梭表达载体pUBC19 - PV,并通过电击转化得到重组的产γ-PGA的地衣芽孢杆菌(B.licheniformis).一氧化碳差光谱验证重组B.licheniformis 中是否表达了有活性的血红蛋白.摇瓶发酵试验研究重组菌株和对照菌株生物量和发酵产物产量的变化.结果表明,重组菌株的生长明显比对照菌株快,但是γ - PGA的产量却比原始菌株低:在正常供氧时,其产量12.8g/L,比亲株产量21.7g/L下降了41%,贫氧环境下产量8.8g/L,比亲株产量12.8g/L降低了31%.结论:vgb 在重组菌株中表达了有活性的的透明颤菌血红蛋白,并可以促进细胞的生长,但聚谷氨酸的产量却有所下降.文章针对聚γ-谷氨酸产量的下降原因进行了讨论,并对下一步的工作提出了建议.     

表达增强绿色荧光蛋白重组乳酸菌的构建

以乳酸乳球菌通用表达载体pMG36e为基本骨架,将增强型绿色荧光蛋白基因(eGFP)插入该载体组成型表达强启动子p32的下游,构建了eGFP标记的乳酸菌表达载体pMG36e-eGFP。重组质粒电击转化一株乳酸乳球菌BLCC02-0018。筛选阳性转化子,通过连续荧光强度检测,验证eGFP基因能否在重组菌中稳定表达。重组表达质粒pMG36e-eGFP酶切及测序结果与预期片段大小相符,表明成功构建了重组乳酸菌表达载体pMG36e-eGFP;对阳性转化子进行蓝光激发,可见明显的绿色荧光,且荧光稳定性强,连续传代30代仍可见荧光,结果表明已经成功构建表达增强型绿色荧光蛋白的重组乳酸乳球菌,为下一步研究乳酸菌在动物体内的分布定殖规律打下了基础。     

预防幼畜腹泻双价工程菌苗株的构建及表达

Bam HI部分酶切表达K99抗原的重组质粒pMGK99,将其与相同酶切的含有F41菌毛基因的片段相连接,构建了载有两种抗原基因的质粒pMG611。通过转化大肠杆菌K12HB101、RRI和c600,得到HBlOl(pMG611)、RRl(pMG611)和C600(pMG611)菌株。经甘露糖抗性血凝试验、玻片凝集试验和western blot分析证明K99和F4l两种菌毛抗原在每株菌中均获表达。sDs—PAGE结果表明所表达K99和F4l菌毛亚单位的分子量与其各自野生株所产生的相同,分别是17200和29800Da,ELIsA测定HB101(pMG611)菌株表达K99和K41菌毛抗原的水平与相应出发菌株相同,而高于其野生株。本实验对质粒pMG611表达K99和F41菌毛抗原的影响因素也进行了研究。     

阿维链霉菌孢子色素生物合成对阿维菌素产量的影响

以野生型阿维链霉茵NRRL8165为出发菌株,用PCR方法克隆孢子色素基因簇直系同源基因(whiEa)侧翼片段,并构建基因置换载体pHL643.将pilL643跨属接合转移进入阿维链霉菌NRRL8165,通过置换载体和染色体之间的同源双交换,对染色体上的whiEa基因簇进行置换,得到3株阿泊拉霉素抗性、硫链丝菌素敏感的重组菌株,均表现为孢子色素合成缺陷.通过Southern杂交分析,证明whiEa基因簇被置换.通过摇瓶发酵和HPLC检测,发现whiEa基因簇置换菌株所产阿维菌素产量明显提高,表明孢子色素与阿维菌素生物合成之间可能有竞争底物的现象.     

假单胞菌M18株pltZ基因转录阻抑藤黄绿菌素ABC转运系统

假单胞菌(Pseudomonassp .)M18株的藤黄绿菌素(Pyoluteorin ,Plt )生物合成基因簇下游存在一个Plt生物合成负调控基因pltZ和一个负责Plt分泌及自身抗性的ABC(ATP_bindingcassette)转运系统基因簇。利用启动子探针载体pME6 0 15和pME6 5 2 2分别构建ABC转运基因pltH与lacZ的翻译和转录融合表达质粒pHZLF和pHZCF ,分别引入野生型假单胞菌M18株和pltZ突变菌株M18Z。半乳糖苷酶活性的测定结果表明:在pltZ突变株M18Z中,pltH’-‘lacZ翻译融合表达水平约比野生型提高3 7～8 4倍,pltH’‘lacZ转录融合表达水平显著提高了2 8～7 4倍,表明pltZ能在转录水平上阻抑PltABC转运系统的表达,pltZ很可能通过阻抑PltABC转运系统的表达,间接地负调控Plt的生物合成     

猪繁殖与呼吸综合征病毒N基因的克隆及高效表达*

本试验参照GenBank公布的Porcine reproductive and respiratory syndrome virus(PRRSV)VR2332株的核苷酸序列,设计并合成了一对引物,应用RT-PCR方法扩增出了PRRSV的核衣壳蛋白基因(N基因).在对N基因及pET32a载体双酶切后进行连接,构建了高效原核表达载体pETN.将pETN重组质粒转化BL21(DE3)宿主菌后,对培养条件及诱导表达条件(IPTG最佳浓度、作用时间)等影响表达的因素进行优化,实现了PRRSV核衣壳蛋白基因的高效表达.     

O139霍乱弧菌质粒基因组文库的建立及O抗原基因的筛选

合成O-抗原的基因是串联在一起的一个基因簇,提取O139霍乱弧菌基因组DNA,限制性内切酶EcoRⅠ酶切,电泳回收4～20kb的DNA片段,构建质粒基因组文库.随机筛选重组克隆,获得一株可与O139霍乱弧菌抗血清发生凝集反应的重组克隆,命名为大肠杆菌DH5a(pMG320).经鉴定分析重组克隆所表达的O-抗原具有良好的免疫原性及反应原性.酶切分析质粒pMG320,推知其O-抗原基因大小约4.6kb.这为今后O139霍乱疫苗的研制及O139霍乱弧菌O-抗原基因的结构和功能研究提供了条件.     

透明颤菌血红蛋白基因在解淀粉芽孢杆菌中的表达及其影响

将强启动子P43与透明颤菌血红蛋白基因（vgb）通过重叠延伸PCR进行融合,克隆到芽孢杆菌整合表达载体pDG1730中,重组表达载体pDG-P43vgb转化促生防病解淀粉芽孢杆菌FZB42,Wsetern-Blot和CO差光谱分析表明重组菌株FZB42-VHb表达了有活性的VHb蛋白,VHb的表达对重组菌株菌体的生长及抗菌脂肽的产生都有促进作用.在相同培养条件下,重组菌最大菌体密度比原始菌株提高了14.49 %,抗菌脂肽fengycin的产量提高了1.74倍,抗菌脂肽surfactin的产量提高了3.14倍.     

Sterptomyces rochei4089的L基因阻断变株的构建及功能研究

运用同源重组技术破坏了一株格尔德霉素产生菌Sterptomyces rochei 4089的L基因,该基因编码氧化还原酶.以Sterptomyces rochei 4089基因组总DNA为模板,PCR扩增AHBA-KLM基因簇,采取Red/ET重组技术,构建L基因阻断质粒pKC1139-KLM-KmR.采用大肠杆菌与链霉菌的结合转移将阻断质粒含AHBA-KLM基因簇和Kan表达单元的3.0 kb线性片段转化Sterptomyces rochei 4089菌株,在卡纳霉素的平板上筛选卡纳霉素抗性转化子,经PCR检测分离到L基因阻断突变菌株.对原、变株的发酵液进行TLC和HPLC分析显示,Sterptomyces rochei 4089基因组中的L基因失活后,导致该菌株不能合成安莎类抗生素格尔德霉素.通过阻断L基因,为筛查这类放线菌产生安莎类抗生素提供了明确的组分指示作用.     

刺糖多孢菌中铵载体蛋白基因amtS的克隆及功能研究

目的:铵离子是细胞内合成各种核酸、氨基酸和辅助因子等含氮化合物的重要原料之一。微生物细胞膜上的铵载体蛋白介导了铵离子的转运。通过异源表达刺糖多孢菌中铵载体蛋白基因,研究其对链霉菌产孢能力和次级代谢产物产量的影响。方法:从刺糖多孢菌S04-41菌株中克隆铵载体蛋白基因amt S,通过接合转移导入天蓝色链霉菌M145和变铅青链霉菌TK24中,分析比较amt S基因的异源表达对其产孢能力和次级代谢产物产量的影响。结果:天蓝色链霉菌重组菌株M145/p MF-amt S和变铅青链霉菌重组菌株TK24/p MF-amt S中放线紫红素的产量分别提高了2.85倍和30.02倍。结论:刺糖多孢菌中的铵载体蛋白能够提高链霉菌中次生代谢产物的产量,为进一步研究该基因的功能与对刺糖多孢菌中多杀菌素合成的作用奠定了重要基础。     

ptsH基因过表达对乳酸乳球菌N8自身免疫耐受性及其生理代谢的影响

目的:通过基因工程方法提高HPr蛋白编码基因ptsH在乳链菌肽(nisin)高产野生乳酸乳球菌株N8中的表达,揭示ptsH基因与乳酸乳球菌乳链菌肽耐受性等相关生物学功能的关系。方法:构建ptsH过表达质粒pLEV16-ptsH并转化至N8,使其ptsH基因过量表达,进而对比分析ptsH过表达菌株与野生菌株在生长曲线、乳链菌肽耐受性、效价、Biolog等方面的差异。结果:N8-ptsH过表达菌株与N8菌株在菌落形态、大小、表面湿滑程度及生长曲线等方面没有明显差异;ptsH基因过表达使N8菌株的乳链菌肽耐受性提高了8.3%,2个乳链菌肽耐受性相关基因nisI和nisF的表达量分别提高了15.45倍和近45倍;ptsH基因过表达略微减缓了N8菌株中乳链菌肽的产生,但乳链菌肽的最终产量略有提高;ptsH基因过表达菌株中PTS系统糖苷和磷酸化糖类的利用率比原始菌株显著提高。结论:ptsH基因主要与乳酸乳球菌的乳链菌肽耐受性有关。     

代谢工程与全基因组重组构建酿酒酵母抗逆高产乙醇菌株

将酿酒酵母海藻糖代谢工程与全基因组重组技术相结合,改良工业酿酒酵母菌株的抗逆性和乙醇发酵性能。对来源于二倍体出发菌株Zd4的两株优良单倍体Z1和Z2菌株进行杂交获得基因组重组菌株Z12,并对Z1和Z2先进行(1)过表达海藻糖-6-磷酸合成酶基因 (TPS1) ,(2)敲除海藻糖水解酶基因 (ATH1), (3)同时过表达 TPS1和敲除ATH1, 经此三种基因工程操作后再进行杂交获得代谢工程菌株的全基因组重组菌株Z12ptps1、Z12 Δath1和Z12pTΔA。与亲株Zd4相比,Z12及结合代谢工程获得的菌株在高糖、高乙醇浓度与高温条件下生长与乙醇发酵性能都有不同程度的改进。对比研究结果表明:在高糖发酵条件下,同时过表达 TPS1和敲除ATH1 的双基因操作工程菌株胞内海藻糖积累、乙醇主发酵速率和乙醇产量相对于亲株的提高幅度要大于只过表达 TPS1,或敲除ATH1 的工程菌。结合了全基因组重组后获得的二倍体工程菌株Z12pTΔA,与原始出发菌株Zd4及重组子Z12相比,主发酵速率分别提高11.4%和6.3%,乙醇产量提高7.0%和4.1%,与其胞内海藻糖含量高于其它菌株、在胁迫条件下具有更强耐逆境能力相一致。结果证明,海藻糖代谢工程与杂交介导的全基因组重组相结合,是提高酿酒酵母抗逆生长与乙醇发酵性能的有效策略与技术途径。