脂肪酶TLL在毕赤酵母中表达及催化制备生物柴油初探

[目的]拟实现疏棉状嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)脂肪酶TLL在毕赤酵母菌中的高效表达;初步探索该脂肪酶催化生物柴油的可行性及催化条件,为大规模工业生产生物柴油提供一种可行方案。[方法]比较分析α-信号肽和脂肪酶tll基因自身的信号肽对其分泌表达量的影响;构建脂肪酶tll基因多拷贝表达框,提高该基因在宿主基因组中的剂量,从而实现高效表达;直接以液体脂肪酶TLL为催化剂,采用单因子方法初步探索了其制备生物柴油的条件。[结果]α-信号肽融合和多拷贝均能提升TLL脂肪酶的表达水平。在14 L发酵罐中培养144 h后,发酵上清液的酶活可达到769 U/m L;液体脂肪酶TLL可成功地催化制备生物柴油,且获得88.3%的转酯率。[结论]该研究显著地提高了脂肪酶TLL的表达水平,初步确定了液体脂肪酶TLL可以直接制备生物柴油。     

疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的高效表达

疏棉状嗜热丝孢菌Thermomyces lanuginosus可产生具有重要工业生产价值的脂肪酶。根据已报道的相应序列设计特异引物,综合运用PCR、RT-PCR技术克隆到脂肪酶基因的全长DNA和cDNA序列。其中DNA序列长1071bp,包含876bp的开放阅读框以及3段内含子;cDNA序列长885bp。结构基因编码蛋白包含292个氨基酸,前17个氨基酸构成信号肽。序列提交GenBank,登录号分别为EU022703和EU370914。将脂肪酶基因cDNA序列的开放阅读框克隆到酵母分泌型表达载体pPIC9K中,转化毕赤酵母GS115得到重组子且实现了分泌表达。将重组子诱导产酶,在培养温度30℃、甲醇添加量1%的情况下,小规模发酵量达0.93mg/mL,其分泌表达的最高酶活为7.2U/mL。重组酶最适反应温度和pH分别是60℃和8.0。表达蛋白在60℃保温1h后仍有完全酶活,具有较高的热稳定性。     

重组人可溶性BAFF蛋白的原核表达、纯化及鉴定

目的:在大肠杆菌中表达人B细胞活化因子可溶性胞外域134~285(rhsBAFF134-285)蛋白,并进行纯化与鉴定。方法:重组表达质粒pET-32ammrhsBAFF在大肠杆菌Rosetta-gami B(DE3)中于16℃下进行IPTG诱导表达。经His亲和层析纯化得到融合蛋白后进行TEV蛋白酶酶切切除Trx融合标签,进而纯化得到rhsBAFF目的蛋白,SDS-PAGE、Western Blot和ELISA鉴定纯化产物。结果:Trx-rhsBAFF融合蛋白相对分子量约31000,16℃表达时主要以包涵体形式表达,上清中也有部分表达。融合蛋白纯化后经酶切再纯化得到相对分子量约17000、纯度95%以上的rhsBAFF目的蛋白,鉴定可被小鼠抗rhBAFF单克隆抗体和小鼠抗rhBAFF多抗血清特异性识别。结论:成功原核表达并纯化得到rhsBAFF蛋白,为进一步开发用于研究人类自身免疫性疾病的BAFF检测试剂盒奠定基础。     

疏棉状嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)脂肪酶的理性设计提高其活性和温度稳定性

目的:通过对疏棉状嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)脂肪酶的理性设计,获得高酶活与耐高温的脂肪酶品种,为脂肪酶在饲料、油脂加工和生物柴油等领域的应用奠定基础.方法:对脂肪酶典型结构域lid和loop区域的系统发育分析,找到候选的位点,理性设计并通过实验验证,获得脂肪酶活性和耐高温特性显著提高的...     

人铜锌超氧化物歧化酶在大肠杆菌中的融合表达与纯化

目的:在大肠杆菌中表达并纯化人铜锌超氧化物歧化酶(HuSOD1)。方法:合成HuSOD1编码基因,PCR扩增后连入pMAL-p5x质粒构建融合表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态,IPTG诱导表达,NBT法测定HuSOD1酶活,利用麦芽糖结合蛋白亲和层析柱纯化MBP-HuSOD1融合蛋白,经因子Ⅹa酶切及分子筛柱层析纯化HuSOD1蛋白。结果:构建了pMAL-p5x-HuSOD1表达载体,在大肠杆菌中实现了高表达,目的蛋白占全菌蛋白的30%,其中可溶性表达占63%,具有超氧化物歧化酶活性;通过亲和层析纯化得到纯度大于95%的融合蛋白MBP-HuSOD1,经因子Ⅹa酶切后纯化得到纯度约90%的HuSOD1蛋白。结论:在大肠杆菌中表达并纯化获得有活性的MBP-HuSOD1,经进一步酶切、纯化后得到HuSOD1。     

疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶在毕赤酵母中的表面展示及酶学性质

【目的】构建疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶(Thermomyces lanuginosus lipase,TLL)在毕赤酵母GS115中的细胞表面展示体系,筛选展示成功且酶活力及展示率较高的重组子作为全细胞催化剂,并研究其酶学性质。【方法】克隆TLL基因tll,以酿酒酵母细胞壁蛋白Sed1p为锚定蛋白,构建表面展示载体pPICZαA-TLS。重组载体经SacⅠ线性化后转入毕赤酵母GS115中,经三丁酸甘油酯平板检测及摇甁发酵筛选获得高酶活力的毕赤酵母重组子,采用抗FLAG标签一抗和R-PE荧光素标记的二抗处理细胞后,进行荧光显微镜检测和流式细胞仪分析,并考察全细胞催化剂的最适反应温度和pH、金属离子耐受性等酶学性质。【结果】成功构建TLL毕赤酵母细胞表面展示体系,筛选到1株具有三丁酸甘油酯和橄榄油水解活力的克隆子,经1%的甲醇诱导发酵120 h后,水解橄榄油酶活力达257.8 U/g干细胞。经抗体处理后的重组菌发酵细胞在荧光显微镜下呈现强烈的红色荧光,流式细胞仪分析结果也证实脂肪酶被成功展示在酵母细胞表面,展示率达98.36%。展示的TLL作为全细胞催化剂水解对硝基苯酚丁酸酯(pNPB)的最适温度为30℃,最适pH为8.0,且具备良好的热稳定性和有机溶剂耐受性;K+、Ca2+、Mg2+对其有微弱的激活作用,Mn2+、Ni2+则有微弱的抑制作用,Cu2+的抑制作用较强,而EDTA、SDS、Tween 20对酶活力影响不明显。【结论】首次将TLL脂肪酶成功展示在毕赤酵母细胞表面,获得具有较高水解活力和良好酶学特性的全细胞催化剂,为表面展示TLL脂肪酶的规模化应用奠定了技术基础。     

重组大肠杆菌产疏绵状嗜热丝孢菌脂肪酶分批补料发酵工艺

为了获得低成本的疏绵状嗜热丝孢菌脂肪酶(TLL),在5L发酵罐发酵中对工程菌E.coliBL21(DE3)/pET28b-TLL的分批补料发酵工艺进行研究。结果表明:以葡萄糖为碳源的补料培养基,采用溶氧(DO)反馈补料策略进行补料,当OD600=60时降温至28℃,分2次加入终质量浓度为30g/L乳糖进行诱导表达。优化后TLL的表达量提高到798.5U/L,是优化前的2.4倍。本研究为规模化发酵重组菌生产TLL奠定了基础。     

酮古龙酸菌细胞色素c氧化酶亚基Ⅱ的融合表达及纯化

目的:利用大肠杆菌融合表达酮古龙酸菌细胞色素c氧化酶亚基Ⅱ(CcoⅡ)与谷胱甘肽S-转移酶(GST)并纯化。方法:根据酮古龙酸菌Y25基因组序列设计引物,通过PCR扩增CcoⅡ基因,酶切后连接pGEX-KG表达载体,转化至大肠杆菌获得重组菌,经IPTG诱导表达融合蛋白GST-CcoⅡ,用谷胱甘肽-Sepharose 4B树脂亲和纯化融合蛋白,并利用Western印迹及质谱对表达蛋白进行鉴定。结果:扩增得到867 bp的CcoⅡ基因,构建了pGEX-KG-CcoⅡ融合表达载体,重组菌经0.4 mmol/L IPTG于20℃诱导16 h,SDS-PAGE分析显示有可溶性表达条带,相对分子质量约为59×103;Western印迹及质谱分析表明,利用亲和层析方法纯化到了目的蛋白。结论:表达并纯化了GST-CcoⅡ融合蛋白,为酮古龙酸菌电子传递链的研究奠定了基础。     

疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶基因在毕赤酵母工程菌中的遗传稳定性

【背景】重组工程菌的传代稳定性是保证外源蛋白高效稳定表达的前提,是决定工业化生产能力的关键因素之一。【目的】对异源的疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶基因在毕赤酵母重组工程菌中的遗传稳定性进行研究。【方法】将工程菌连续传代15次,取第1、5、10、15代作为受检代次,结合重组菌的菌落及菌体形态、水解酶活、目的基因片段、外源基因拷贝数等指标综合评价其遗传稳定性。【结果】传代过程中重组菌的菌落和菌体形态、目的蛋白分子量、目的基因序列均保持一致。目的基因的整合拷贝数经5次传代后发生一定损失,但随后稳定为7左右,而脂肪酶的相对酶活则提高至90%以上。【结论】适量的整合拷贝数更有利于该脂肪酶基因在毕赤酵母重组菌中的表达,经综合评价此工程菌的遗传稳定性良好,应用于工业化大规模生产是可行的。     

酮古龙酸菌细胞色素c基因的克隆及表达

目的:从酮古龙酸菌SCB329中分离细胞色素c(Cytc)相关基因,在大肠杆菌中进行表达并验证。方法:根据酮古龙酸菌SCB329基因组序列设计引物,通过PCR从SCB329基因组中扩增cytc基因,酶切后连接pET22b表达载体,转化至大肠杆菌DH5α后提取质粒,经PCR、质粒双酶切及测序鉴定后,转入大肠杆菌BL21(DE3),并对表达条件进行考察;用Chelating Sepharose珠粒对可溶性的Cytc-His融合蛋白进行纯化;经光谱扫描和血红素染色等方法对表达蛋白定性分析。结果:PCR扩增的cytc基因长513 bp;重组菌在IPTG浓度为0.025 mmol/L的条件下,于28℃诱导10 h后,SDS-PAGE分析可见表达条带,相对分子质量约为18×103;Ni柱亲和层析纯化得到目的蛋白,纯化蛋白经光谱扫描呈现Cytc特征峰,血红素染色呈现阳性结果。结论:从酮古龙酸菌SCB329中分离得到一种cytc基因,并表达纯化了融合蛋白Cytc-His,纯化蛋白呈现Cytc特性,为研究酮古龙酸菌中产酸关键酶的电子传递机制奠定了基础。     

白念珠菌天冬氨酸蛋白酶基因SAP2在大肠杆菌中的表达及产物纯化

目的构建SAP 2重组原核表达载体并表达、纯化出可溶性的蛋白,为抗体制备及Sap2抗原检测奠定基础。方法提取白念珠菌基因组DNA为模板,经PCR方法获取SAP 2目的基因。双酶切SAP 2基因与原核表达载体pMAL-c2x(+),连接酶切产物,转化大肠杆菌TOP10感受态细菌,筛选菌落和测序鉴定。将pMAL-c2x/SAP2重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,经异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导表达出可溶性的融合蛋白,经直链淀粉树脂亲和层析、蛋白酶Factor Xa切割标签获得纯化的Sap2蛋白。结果经PCR扩增获得正确的SAP 2序列并定向插入原核表达载体pMAL-c2x(+)中。重组原核表达载体pMAL-c2x/SAP2经IPTG诱导14 h后表达出可溶性的融合蛋白,并经纯化、切除标签后得到目的蛋白。结论成功构建了白念珠菌天冬氨酸蛋白酶原核表达质粒pMAL-c2x/SAP2,该质粒在BL21(DE3)中可获得高效融合表达,通过亲和层析纯化及标签切割得到了氨基酸序列同天然蛋白一致的目的蛋白。     

香港海鸥菌OsmC蛋白的原核表达、纯化及活性研究

[目的]原核表达纯化香港海鸥菌OsmC蛋白,并检测其抗氧化功能。[方法]通过PCR法扩增香港海鸥菌OsmC基因,将目的片段进行双酶切后连接到pET28a,构建重组质粒pET28a-OsmC并转化大肠杆菌,诱导OsmC蛋白表达,亲和层析纯化目的蛋白并利用氧化铁二甲酚橙实验检测其过氧化物酶活性。[结果]克隆得到全长基因,大小为441bp,编码147个氨基酸。得到重组表达质粒pET28a-OsmC,表达并纯化获得重组OsmC蛋白,OsmC蛋白能够降解H2O2。[结论]Osm C蛋白具有过氧化物酶活性,为研究香港海鸥菌的抗氧化机制奠定了基础。     

抗菌肽Cec4a的重组表达和抗菌活性研究*

目的:构建Cec4a的原核重组表达体系,通过诱导表达、酶切纯化获得重组蛋白,并检测产物的抗菌活性。方法:基于Cec4a的序列设计引物,克隆Cec4a基因的DNA片段。利用原核表达载体(pCold-SUMO)构建重组原核表达质粒,并将其转化到大肠杆菌C41(DE3)等感受态细胞,使用IPTG进行诱导表达。通过Ni-NTA亲和层析柱纯化,获得含有His-SUMO标签的重组Cec4a融合蛋白。在SUMO蛋白酶酶切后,再次使用Ni-NTA亲和层析纯化,得到目的蛋白,最后用鲍曼不动杆菌(ATCC19606)作为指示菌检测表达产物的抗菌活性。结果:成功构建pCold-SUMO-Cec4a原核表达质粒,测序分析其序列与预期结果一致。Cec4a融合蛋白表达量为42.8mg/L,纯化后的Cec4a重组蛋白对鲍曼不动杆菌的MIC为4 μg/mL。结论:通过原核表达,并经Ni-NTA亲和层析纯化,获得了具有抗菌活性的重组蛋白Cec4a,为研究Cec4a的生物活性、抗菌机制及应用奠定了基础。     

恶臭假单胞菌HspB的单晶培养及结晶条件优化

为了获得可用于X射线衍射的恶臭假单胞菌尼古丁代谢途径中关键单加氧酶Hsp B的单晶。定点突变PCR构建重组质粒,大肠杆菌中诱导表达,镍柱亲和层析、烟草蚀纹病毒(Tobacco etch virus,TEV)蛋白酶酶切和凝胶过滤层析纯化,悬滴扩散法进行结晶。成功构建重组质粒并获得高表达;比较了TEV蛋白酶柱上及透析酶切的效率,TEV蛋白酶透析酶切效率更高;确定了该纯化路线,获得电泳纯级的Hsp B蛋白。结晶条件初筛和正交优化后获得可培养Hsp B蛋白单晶的条件为22%PEG3350、0.1 mol/L Bis-Tris p H6.5、0.21 mol/L Mg Cl2、18℃、1?50比例加晶种。去除标签后的Hsp B蛋白获得了分辨率1.8?的单晶。     

人抗酶抑制因子-1的克隆与原核表达

目的:克隆人抗酶抑制因子-1(ornithine decarboxylase antizyme inhibitor-1,OAZI-1)cDNA,建立在大肠杆菌中原核表达并纯化人OAZI-1蛋白的实验技术。方法:巢式RT-PCR法从人A549总RNA中扩增人OAZI-1 cDNA并构建pET-28a/OAZI-1原核表达质粒。该质粒转化大肠杆菌原核表达菌BL21(DE3)后IPTG诱导表达。诱导表达出的重组蛋白用Ni-NTA树脂亲和层析纯化。SDS-PAGE和Western法检测重组OAZI-1蛋白的表达和纯化。结果:成功克隆出编码全长人OAZI-1的cDNA序列,并构建出原核表达质粒pET-28a/OAZI-1。DNA测序分析,重组质粒中的OAZI-1 cDNA无突变,与6×His标签框架对接正确。重组质粒转化入大肠杆菌表达菌BL21(DE3)中后,可用IPTG诱导表达出重组OAZI-1蛋白,该重组蛋白可用Ni-NTA树脂亲和层析纯化。结论:成功建立了人抗酶抑制因子的原核表达和纯化的实验方法,为后续OAZI-1的功能研究奠定了基础。     

人体鼠双微体2 C端结构域ZF&RING 重组蛋白的表达、纯化及单体结构研究

目的:通过在大肠杆菌SUMO系统中对鼠双微体2(MDM2)C端结构域ZFRING(aa.300-491)进行构建并进行表达,酶切和纯化,从而得到MDM2蛋白C端结构域的单体结构,为其后续的晶体研究及MDM2非p53依赖途径的研究提供途径。方法:利用大肠杆菌SUMO表达系统对zfring基因进行重组构建。构建成功的表达载体经诱导表达优化后,通过Ni-NTA进行亲和层析纯化,并利用SDS-PAGE及Western blot鉴定分析。纯化后的融合蛋白经ULP1酶切得到目的蛋白ZFRING,并通过Hi Trap Q FF离子交换层析检验和去除杂质DNA。最后通过分子筛检验其蛋白结构。结果:构建了SUMO-ZFRING重组载体。重组载体在大肠杆菌高效可溶性表达,纯化并酶切后的目的蛋白ZFRING以单体形式存在。结论:通过原核表达、纯化、酶切及层析发鉴定,成功获得高稳定、高纯度且为单体结构的MDM2 C端结构域ZFRING蛋白,为后续关于MDM2,尤其是其非p53依赖途径的结构学和功能学提供了思路和途径。     

炭疽芽胞杆菌A16R株FtsE蛋白的可溶性表达和纯化

目的:构建炭疽芽胞杆菌FtsE蛋白的原核表达载体,实现其在原核表达系统中的可溶性表达,并纯化融合蛋白。方法:用PCR方法从炭疽芽胞杆菌A16R株扩增得到ftsE基因片段,酶切后连接到pET28a原核表达载体,构建重组表达质粒pET28a-ftsE,转化大肠杆菌BL21(DE3)菌株,筛选可溶性诱导表达与纯化融合蛋白的条件,以获得高纯度融合蛋白。结果:构建了FtsE蛋白的融合表达载体,并在大肠杆菌中获得高效表达;在20℃下,经0.1 mmol/L IPTG诱导3 h表达的产物主要是可溶性蛋白,经Ni-NTA亲和层析纯化获得了高纯度的FtsE融合蛋白,经Western印迹检测,目的蛋白表达正确。结论:实现了炭疽芽胞杆菌FtsE蛋白原核表达系统的可溶性表达并获得了高纯度融合蛋白,为后续研究奠定了基础。     

普通变形杆菌位置非特异性脂肪酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

【目的】本文拟克隆普通变形杆菌(Proteus vulgaris)脂肪酶基因,并实现其在大肠杆菌中的高效表达,并检验外源表达脂肪酶的催化性质。【方法】通过PCR方法,从P.vulgaris基因组中扩增其脂肪酶基因(PVL),并将其开放读码框区域连接到表达载体pET-DsbA及pMBP-P上,在大肠杆菌中用IPTG诱导表达。我们对培养基组分及培养条件进行优化,以获得最高的酶产量。用Ni柱亲和层析法对所得重组脂肪酶进行纯化,并考察其酶学性质。【结果】PVL基因编码区含864个碱基,编码含287个氨基酸的酶蛋白。该序列在GenBank的登录号为FJ643627。PVL基因在大肠杆菌BL21内诱导表达的最佳条件为:在pH8.5的LB培养基中添加15g/L葡萄糖及200mg/L氨苄青霉素,在培养至OD600为1.2时加入100mg/LIPTG,15℃诱导15h,最高酶活达到192.2U/mL。通过亲和层析纯化了重组脂肪酶,得到一个约31kDa的蛋白条带。外源表达的脂肪酶的催化特性与野生菌脂肪酶相似,具有催化的位置非特异性,对长链脂肪酸酯亲和性最高。【结论】PVL基因在大肠杆菌中的高效表达为P.vulgaris脂肪酶的进一步研究与应用奠定基础。     

线粒体自噬受体Bnip3的载体构建及蛋白表达纯化

[目的]获得可用于蛋白晶体筛选的高纯度Bnip3蛋白。[方法]将Bnip3截断基因构建到原核表达载体上并转化大肠杆菌。IPTG诱导表达后通过GST柱纯化目标蛋白。TEV酶切除GST标签后采用凝胶过滤层析纯化Bnip3蛋白。[结果]Bnip3截断基因重组体成功构建并诱导表达目标蛋白。通过GST亲和层析得到可溶性的携带GST标签的Bnip3(1~111)和Bnip3(1~152)蛋白。切除GST标签的Bnip3(1~152)通过凝胶过滤层析得到构象均一的二聚体蛋白。[结论]采用原核表达、亲和层析和凝胶过滤层析可获得构象均一的高纯度二聚体Bnip3蛋白。     

乙醛脱氢酶在乳酸乳球菌中的表达与纯化

目的:在乳酸乳球菌中重组表达乙醛脱氢酶(ALDH)。方法:合成毕赤酵母ALDH基因,PCR扩增后通过重组构建pNZ8048-ALDH表达载体,电转至乳酸乳球菌NZ9000感受态,Nisin诱导表达后经Ni柱亲和层析纯化ALDH蛋白,比色法测定酶活。结果:构建了pNZ8048-ALDH表达载体,在乳酸乳球菌NZ9000中实现了ALDH的重组表达,目的蛋白占全菌蛋白的17.2%,其中可溶性表达比例为53%,重组菌株ALDH活力为0.638 U/mL,亲和层析纯化蛋白纯度约70%,比活为0.48 U/mg。结论:在乳酸乳球菌中表达并纯化获得了有活性的ALDH。