假单胞菌单加氧酶基因的克隆表达及其在手性亚砜生物催化合成中的活性分析

单加氧酶催化的硫醚底物不对称氧化反应是手性亚砜类药物绿色合成的新途径之一,而寻求高催化效率和高底物耐受性的硫醚单加氧酶仍是其难点和瓶颈。本研究从前期获得的能高效合成手性亚砜化合物的菌株中筛选和克隆了2个单加氧酶基因,构建相应的表达载体并诱导表达重组蛋白,最后以苯甲硫醚为底物来初步探讨重组蛋白在生物催化合成苯甲亚砜中的活性。结果显示,成功构建了2个基因的表达载体并获得了大量的可溶性重组蛋白。而且,这2个重组蛋白均表现出了一定的生物催化活性,能将少量的苯甲硫醚底物转化为苯甲亚砜产物。本研究为将来进一步利用重组酶蛋白生物催化合成手性亚砜类化合物打下了一定的基础。     

灵芝甾醇14α-脱甲基酶基因的克隆及超量表达对三萜合成的影响

灵芝Ganoderma lucidum是我国传统的药用真菌,三萜类物质是灵芝的主要生物活性成分,甾醇14α-脱甲基酶是三萜合成途径中的关键酶。根据已报道其他物种甾醇14α-脱甲基酶的氨基酸保守序列设计简并引物,获得灵芝甾醇14α-脱甲基酶特异基因片段,并进一步获得灵芝甾醇14α-脱甲基酶基因的全长DNA和cDNA序列。其中DNA序列长1,981bp,cDNA序列长1,635bp。结构基因编码蛋白包含544个氨基酸,分子量为61.99kDa,等电点为6.36。将甾醇14α-脱甲基酶基因的cDNA序列克隆到灵芝超量表达载体pGl-GPD中,利用农杆菌介导的转化法实现了甾醇14α-脱甲基酶基因在灵芝内的超量表达。转化子的甾醇14α-脱甲基酶基因在转录水平表达量增加,三萜含量增加。进一步研究发现,三萜合成途径的关键酶基因Gl-aact、Gl-hmgr及Gl-ls的转录表达量也有所增加。     

木薯SBEI基因片段克隆及块根特异性反义表达载体的构建

为了抑制木薯支链淀粉的合成,提高直链淀粉含量,改变木薯淀粉结构,培育工业用燃料酒精型木薯品种,本研究利用RT-PCR方法,用木薯块根cDNA克隆获得支链淀粉合成的关键酶基因SBEI的部分片段,对其进行序列分析表明与GenBank序列高度同源,同源性为99.22%;并以pBI121为基础,构建了以块根特异性表达启动子Sporamin驱动的SBEI基因反义结构的植物表达载体.     

α-葡萄糖苷酶基因序列分析及真核表达载体构建

目的：Aspergillus niger（CU-1）菌株α-葡萄糖苷酶基因（agdA）克隆并对其序列进行分析,构建该基因的真核表达载体。方法：设计合成的一对特异性引物,采用PCR以总DNA为模板,扩增得到DNA片段（D1）;采用RT-PCR方法扩增得到DNA片段（D2）。将DNA片段D1和D2转入大肠杆菌中并进行了序列测定,序列进行BLAST比对分析。将α-葡萄糖苷酶基因的cDNA片段与表达载体pGAPZαA连接,构建重组表达载体。结果：基因agdA大小为3 127bp,含有3个外显子和4个内含子。该基因的cDNA序列大小为2 958bp,包含完整的编码框,编码985个氨基酸。agdA基因序列与已发表的α-葡萄糖苷基因序列同源性达99%,其中有6个位置的碱基发生了变化。已成功构建重组表达载体pGAPZαA-agdA。结论：Aspergillus niger（CU-1）菌株α-葡萄糖苷酶基因序列分析及重组表达载体pGAPZαA-agdA的构建为在毕赤酵母中表达Aspergillus niger（CU-1）菌株的α-葡萄糖苷酶奠定基础。     

中国木薯醇腈酶在汉逊酵母中的表达

α-醇腈酶(α-hydroxynitrilelyase, HNL)是手性醇腈化合物生物合成十分有用的工具, 能够催化羰基化合物和HCN立体选择性的加工形成手性醇腈化合物。应用PCR扩增得到HNL基因, 连接到pMD18-T 中进行测序, 然后通过EcoRⅠ和NotⅠ将其连接到汉逊酵母表达载体pHMOXGαA中。通过在含有4 mg/mL的G418的YPD培养基上进行筛选获得阳性重组子, 用0.5%的甲醇诱导96 h。酶活测定和SDS-PAGE分析显示HNL在汉逊酵母NCYC495(leu1.1)中得到正确表达, 每毫升发酵液中获得2.015 U的醇腈酶。     

大鼠α-酰胺酶在变铅青链霉菌中的克隆及表达研究

α-酰胺酶(α-amidase,α-AE)催化神经和内分泌系统中活性多肽的C-端酰胺化,对多肽的生物活性至关重要。以大鼠心房组织的总RNA为模板,采用RT-PCR技术扩增获得编码α-酰胺酶的cDNA,并进行了克隆和测序。为了使α-酰胺酶能在链霉菌中分泌表达,将其cDNA与链霉菌酪氨酸酶(melC1)信号肽的编码序列融合得到融合基因mel/AE,将mel/AE插入链霉菌质粒pIJ680,获得重组质粒pIJ-mel/AE680。SDS-PAGE和生物活性测定证实,携带pIJ-mel/AE680的重组菌株S.lividans TK54［pIJmel/AE680］能分泌表达α-酰胺酶。     

大鼠D-双功能蛋白基因原核表达载体的构建及表达

利用原核表达系统构建大鼠D-双功能蛋白表达载体。设计基因拼接引物,通过RT-PCR合成DBP基因cDNA序列,将酶切、纯化的DBP基因与经相同处理的表达载体pET-28 a相连接,转化感受态大肠杆菌DH5α,筛选阳性重组子。将通过酶切及序列分析鉴定阳性的重组子质粒转入感受态大肠杆菌BL21-gold表达菌中,经IPTG诱导表达,通过SDS-PAGE分析目的蛋白表达情况。结果显示,成功获得了包含DBP基因的双链cDNA序列,酶切、序列分析及Western blotting证实成功构建了DBP基因的原核表达载体。通过原核表达系统,DBP蛋白以包涵体形式产生,复性后可获得高表达的目的蛋白。     

假单胞菌甲苯单加氧酶基因的克隆表达及其在手性亚砜合成中的应用

在手性亚砜类药物合成领域,利用单加氧酶催化硫醚底物生成手性亚砜中间体是最便利和绿色的新方法。但是,现阶段具有高底物耐受、高选择性和高活性的加氧酶相当匮乏。本研究从课题组前期获得的能够高效催化硫醚生成手性亚砜的假单胞菌中克隆出编码甲苯单加氧酶的两个基因,构建共表达载体进行重组表达。最后将整细胞作为催化剂催化苯甲硫醚,初步探讨其在生物催化合成苯甲亚砜中的活性。结果表明,成功获得了这两个基因的可溶性的重组蛋白。而且,该重组蛋白具有一定的催化活性,能够有效催化少量的苯甲硫醚生成苯甲亚砜。本研究将为以后更深入的利用生物酶重组蛋白催化硫醚底物生成对应的手性亚砜打下基础。     

南方红豆杉紫杉烷13α-羟化酶基因的克隆及序列分析

目的:紫杉烷13α-羟化酶是紫杉醇下游合成途径关键酶之一,负责催化紫杉二烯-5α-醇的C13侧链发生羟基化反应生成紫杉二烯-5α、13α-二醇.该研究从南方红豆杉中克隆出紫杉烷13α-羟化酶基因并对其序列进行生物信息学分析.方法:利用南方红豆杉的总DNA和总RNA为模板,采用PCR和RT-PCR技术克隆出紫杉烷13α-羟化酶基因的DNA序列和cDNA序列,利用swiss-prot、DNAMAN等生物信息学工具对其核酸序列和蛋白序列进行分析.结果:测序结果显示其cDNA序列长度为1 651bp,含有一个1 458bp的开放阅读框,同源性比较分析结果表明,其氨基酸序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的紫杉烷13α-羟化酶氨基酸序列的一致性为96%.结论:成功克隆出南方红豆杉紫杉烷13α-羟化酶基因,为利用合成生物学工程技术生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础.     

利用微生物重组技术促进羰基不对称还原研究进展

手性醇是许多手性药物合成的关键手性砌块,利用微生物细胞催化相应前手性羰基化合物不对称还原,是合成手性醇的重要方法之一。但应用野生微生物催化时,反应的时空产率、立体选择性较低。详细介绍了利用微生物重组技术以促进前手性羰基化合物不对称还原反应合成手性醇的国内外研究进展。从酶的种类、表达系统以及辅酶再生系统3个方面对重组细胞催化反应体系的构建进行了概述。同时按照反应底物的类型,对重组微生物在催化不同类型羰基化合物不对称还原合成手性醇中的应用分别进行了归纳和介绍。     

菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆和序列分析

以耐盐的菠菜mRNA为模板,经反转录合成甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因第一链cDNA。在人工合成的两端引物引导下,通过多聚酶链式反应(PCR),扩增获得双链cDNA。把重组有BADH基因的pUC19转化至E.coli DH5α菌株,亚克隆后测定了基因的全序列。所得到的BADH基因全长序列为1491bp,编码497个氨基酸。与文献报道的相比较,核苷酸序列同源性99.8％,氨基酸序列同源性达99.6％。在此基础上,构建了BADH基因的高等植物表达载体。     

牛催乳素cDNA在大肠杆菌中的克隆与表达

从牛垂体中分离出总的mRNA,经逆转录酶及大肠杆菌DNA聚合酶合成双链cDNA,以pBR322作为克隆载体并用加G．C尾的方法进行重组,把重组质粒导人大肠杆菌中,建立了牛垂体mRNA的cDNA文库。用标记的人工合成的牛催乳索基因片段作为探针进行杂交,并从库中筛选到几个阳性克隆,经酶谱分析和DNA序列分析证明克隆中有一个含有全长的牛催乳素cDNA序列。将所获得的克隆进行“剪切”,加上启动子,然后导人大肠杆菌JM 103中并在IPTG诱导下表达。用SDS-PAGE检测,证明有表达产物存在,再通过酶标测定证明该表达产物具有与天然牛催乳素相似的免疫学活性。     

SMART技术构建栀子cDNA文库

目的:构建栀子叶片cDNA文库。方法:提取栀子叶片总RNA。利用SMART技术合成双链cDNA。双链cDNA经限制酶Sfil酶切后与pDNR-LIB质粒连接。利用电刺激转化法将重组质粒导入E.coli DH5α而获得文库。利用PCR法检测文库的重组率。结果:原始文库滴度为2.63×105cfu/ml。随机检测文库中的15个克隆,表明重组率约为86.7%。选择14个插入片段的长度在400bp以上的克隆进行测序和生物信息学分析,结果预测的全长基因占所检测序列的64.3%。结论:成功构建了栀子叶片的cDNA文库,为栀子基因的结构和功能的研究提供了基础。     

决明胰蛋白酶抑制剂基因的克隆及其原核表达载体构建

[目的]克隆决明胰蛋白酶抑制剂全长cDNA序列,并构建原核表达载体。[方法]从决明种子中提取胰蛋白酶抑制剂总RNA,通过RT-PCR得到胰蛋白酶抑制剂cDNA,纯化后与PMD19-T载体连接,转化至大肠杆菌DH5α,获得了决明胰蛋白酶抑制剂基因的全长序列,并将该序列克隆到原核表达载体pET-28a(+)中,构建重组质粒pET-28a(+)/COTI。[结果]决明胰蛋白酶抑制剂基因核苷酸长度为630bp,编码一条长度为209个氨基酸的多肽。决明胰蛋白酶抑制剂与不同植物来源的Kunitz蛋白酶抑制剂有高度的同源性,表明其属于Kunitz蛋白酶抑制剂家族成员。所获重组质粒pET-28a(+)/COTI经过双酶切鉴定,其含有目的片段,且重组质粒构建正确。[结论]克隆了决明胰蛋白酶抑制剂的全长cDNA序列,并成功构建了含有该基因的原核表达载体,这为该基因的进一步表达及功能鉴定奠定了基础。     

地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因的克隆和及其启动子功能鉴定

根据已知α-淀粉酶编码基因保守区核苷酸序列,通过PCR和反向PCR技术克隆出Bacillus licheniformisCICIM B0204α-淀粉酶编码基因amyL全长序列及其上下游序列。B.licheniformisCICIM B0204amyL由1539bp组成,其上游180bp为启动子序列,下游160bp为终止子序列;成熟肽由512个氨基酸残基组成,氨基端的29个氨基酸残基为α-淀粉酶的信号肽。通过基因及其氨基酸序列比对发现,amyL及其编码产物与芽孢杆菌来源的α-淀粉酶具有高度相似性。将amyL的结构基因在PT7介导下于大肠杆菌中诱导表达,获得具有α-淀粉酶活性的表达产物。将amyL的启动子序列和信号肽序列与B.licheniformisCICIM B2004的β-甘露聚糖酶结构基因进行读框内重组,在大肠杆菌中获得了β-甘露聚糖酶的分泌表达,重组大肠杆菌表达295U/mL的β-甘露聚糖酶酶活。     

水蕨(Ceratopteris thalictroides)查尔酮合成酶基因的克隆和表达

查尔酮合酶(chalcone synthase, CHS)是植物类黄酮化合物合成的关键酶,有关蕨类植物CHS基因的序列及功能信息尚不完善。本研究采用快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆获得了模式蕨类植物——水蕨(Ceratopteris thalictroides)CtCHS基因(GenBank登录号:JX027616.1),其cDNA序列全长为1616 bp,具有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1215 bp,编码404个氨基酸。进化树分析表明,CtCHS与问荆(Equisetum arvense)、松叶蕨(Psilotum nudum)和3种薄囊蕨的查尔酮合成酶基因聚为一枝,说明这些蕨类植物亲缘关系较近且为单系起源。通过构建原核表达体系成功获得CtCHS蛋白的多克隆抗体并用于免疫印迹分析,结果表明CtCHS基因的表达明显受紫外光(UV)诱导。CtCHS基因的克隆与表达分析为进一步研究水蕨类黄酮化合物的合成及其调控机制提供了依据。     

绞股蓝法呢基焦磷酸合酶基因的克隆及其序列分析

目的:克隆并分析绞股蓝法呢基焦磷酸合酶(FPS)基因的全长序列。方法:参照罗汉果法呢基焦磷酸合酶基因,设计扩增绞股蓝FPS基因的3′RACE引物,采用3'RACE和5'RACE法克隆绞股蓝FPS基因全长cDNA。结果:获得绞股蓝FPS基因全长cDNA序列共1288个核苷酸,包含一个1026核苷酸的开放读框,编码342个氨基酸残基,推断该蛋白的相对分子质量为3.94×104。NCBI Blast结果显示绞股蓝FPS基因编码蛋白的氨基酸序列与已知的植物FPS氨基酸序列的同源性为91%~74%,核酸序列的同源性为88%~78%。结论:克隆了绞股蓝FPS基因全长cDNA序列,为进一步研究绞股蓝FPS基因的表达及三萜皂苷合成通路关键酶分子的进化奠定了基础。     

哈茨木霉A25-2纤维二糖水解酶玉基因的克隆及其编码催化功能域的序列在绿色木酶HP35-3中的表达

本研究从哈茨木霉(Trichoderma harzianum) A25-2总RNA中利用RT-PCR的方法扩增到其纤维二糖水解酶I基因的cDNA序列,并对该基因编码的氨基酸序列进行分析,得到cbhI基因中编码催化功能域的序列。将催化功能域编码序列克隆到表达载体pCP-GH中,用PEG-CaCl2介导的原生质体转化方法将重组质粒转化到绿色木霉(Trichoderma viride) HP35-3中,筛选得到12个转化子。以p-NPC为底物,测定了该12个转化子的酶活力,获得比活力最高的转化子Tv/CDHl-CBM-5,其纤维二糖水解酶活力是HP35-3的3.8倍。SDS-PAGE分析表明,绿色木霉表达了导入的含A25-2纤维二糖水解酶I催化功能域的编码序列。     

北柴胡细胞色素P450酶基因的克隆及其植物过量表达载体的构建

目的:克隆北柴胡中可能参与柴胡皂苷生物合成的细胞色素P450酶基因,构建其过量表达载体,为通过转基因验证其功能奠定基础。方法:在454高通量测序获得5'和3'端部分cDNA序列的基础上,利用LD-PCR方法获得全长cDNA,根据全长cDNA序列设计含有酶切位点的PCR引物,利用高保真酶,以RNA反转录产物为模板PCR扩增细胞色素P450酶基因的开放读框,扩增产物与pEASY-T1 Simple载体连接,转化大肠杆菌DH5α;重组质粒pT1-P450经菌液PCR和酶切方法验证后测序,采用NCBI在线Blastx、DNAman和MEGA4软件对序列进行生物信息学分析,随后将pT1-P450的酶切产物插入双元载体pCAMBIA-SUPER 1300,菌液PCR和酶切验证重组质粒p1300-P450。结果:扩增到了北柴胡细胞色素P450酶基因BcCYP87E,构建了这一基因的过量表达载体。结论:细胞色素P450酶基因的克隆和转基因载体的构建,为后续开展转基因研究,验证其生物功能奠定了基础。     

人锰超氧化物歧化酶cDNA的克隆、测序及表达

用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)以人肝细胞总RNA为模板, 扩增了人锰超氧化物歧化酶(hMnSOD)的cDNA片段, 将此cDNA克隆到载体pGEM-T中.对重组质粒进行限制酶切分析和序列测定, 确定为含hMnSODcDNA的重组质粒将该hMnSODcDNA重组到表达载体pBV220内, 重组质粒在大肠杆菌DH5-α中表达hMnSOD, 表达产物占菌体总蛋白的14%, 具有持异性SOD酶活性.