地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶异源表达研究

目的：以地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶基因（amyL）为报告基因,构建含不同启动子的枯草杆菌表达载体,转化枯草杆菌,并对重组菌的酶活进行分析,比较不同启动子对amyL基因在枯草杆菌中表达的影响。方法：以高温α-淀粉酶高产菌株B.licheniformis0204染色体DNA为模板,PCR扩增得到amyL并分别与PQ启动子和P43启动子进行连接构建表达载体pUB-PQ-amyL和pUB-P43-amyL,化学法转化枯草杆菌1A717,筛选得到重组转化子后对重组菌的表达产物进行SDS-PAGE和酶活检测。结果：重组菌摇瓶发酵105h后测定高温α-淀粉酶酶活,B.subtilis1A717（pUB-PQ-amyL）的最高酶活为280.1U/mL,B.subtilis1A717（pUB-P43-amyL）的最高酶活为190.5U/mL。结论：PQ启动子调控的高温α-淀粉酶最高表达水平是P43启动子调控的最高表达水平的1.47倍,说明PQ启动子能使amyL基因在枯草杆菌中更高效地表达。     

地衣芽孢杆菌α—淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的诱导表达

采用PCR技术扩增了sacB基因的启动子-信号序列,并将扩增的序列重组进含地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因的质粒载体上构建了含α-淀粉酶基因的分泌型表达载体pSA60。将pSA60转化枯草芽孢杆菌QB1098后,α-淀粉酶基因在sacB基因启动子-信号序列的调控和蔗糖的诱导下获得表达,表达产物分泌至胞外。     

地衣芽孢杆菌胞外耐高温α-淀粉酶的研究

地衣芽孢杆菌(Bacillus Licheniformis)突变株7902培养液离心后的上清液,于75℃至100℃作用．Α-淀粉酶活力基本上随温度提高呈直线上升。酶液在不加Ca2+和无任何保护剂条件下于90℃处理60分钟,95℃处理20分钟,酶活力均能保留90％以上。培养液经硫酸铵分段沉淀、Sephadex G-50疑胶过滤和制备垂直平板电泳纯化,经PAGE鉴定为一条带,纯酶比活提高49.3倍,淀粉酶法区带定位鉴定证明提纯样品是α-淀粉酶。SDS凝胶电泳测定分子量为68000。金属离子Ca242+、Li+、Mg2+等对酶有激活作用,而AI3+、Ag+、Cu2+、Mn2+和Fe2+等有一定的抑制作用。     

解淀粉芽孢杆菌中温α-淀粉酶基因的克隆、表达与酶学性质分析

以中温α-淀粉酶生产菌株Bacillus amyloliquefaciens M23基因组DNA为模板。PCR扩增得到了2．0kb α-淀粉酶基因全长序列。该基因由上游启动子220bp,结构基因1544bp和终止序列320bp构成。将无信号肽的α-淀粉酶结构基因amyQ,克隆入表达载体pET28a,转化E．coli BL21（DE3）,经诱导,测定α-淀粉酶活性。结果表明：α-淀粉酶基因amyQ获得了活性表达,酶活力为2．297U／mL,SDS-PAGE电泳结果显示出分子量约为58kDa特异性蛋白质条带。酶学性质分析表明,重组α-淀粉酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为6．5,在60℃保温15min保持85％以上活性,超过15min,酶迅速失活,在pH5．5～10．0环境下稳定。水解产物分析表明：淀粉水解终产物主要为麦芽寡糖和糊精和少量葡萄糖。     

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶的组成及光谱学性质

a-Ⅲ是地衣芽孢杆菌变异株A．4041高温a-淀粉酶中的主要组分,每分子含10个钙原子,氨基酸分析表明：a-Ⅲ富含丝氨酸（17．9％）,天门冬氨酸和谷氨酸（包括酰胺）占20．7％,碱性氨基酸占7．7％。紫外光谱的最大和最小吸收分别在278nm和249nm,荧光光谱的最大激发波长和发射波长分别为282nm和340nm。远紫外CD谱显示222nm和219nm的双负峰及208nm和216nm处鼓起的两个负肩,溶液中a-螺旋构象占388％。     

通过同源介导α-淀粉酶基因扩增改良地衣芽孢杆菌α-淀粉酶生产菌株

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶(BLA)是淀粉水解与生物加工过程中重要关键酶制剂之一.为了进一步提高地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶生产菌株的生产性能,本研究构建了一种含有地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶编码基因amyL的整合性重组质粒pBL-amyL.将重组质粒pBL-amyL转化入BLA工业生产菌株Bacillus licheniformis B0204,再在卡那霉素存在下介导其B.1icheniformis B0204染色体中的同源整合与高温α-淀粉酶编码基因amyL的扩增,由此获得了携带多个amyL拷贝的转化子.对转化子的amyL拷贝数及其BLA发酵水平分别用荧光实时定量PCR及摇瓶发酵试验进行评价与鉴定.与出发菌株B0204相比,含2～5倍amyL拷贝数的重组菌的BLA的合成水平显著提高.其中,重组菌REBL18生产BLA的水平提高了89.2%.     

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶的组成及光谱学性质

a-Ⅲ是地衣芽孢杆菌变异株A．4041高温a-淀粉酶中的主要组分,每分子含10个钙原子,氨基酸分析表明：a-Ⅲ富含丝氨酸（17．9％）,天门冬氨酸和谷氨酸（包括酰胺）占20．7％,碱性氨基酸占7．7％。紫外光谱的最大和最小吸收分别在278nm和249nm,荧光光谱的最大激发波长和发射波长分别为282nm和340nm。远紫外CD谱显示222nm和219nm的双负峰及208nm和216nm处鼓起的两个负肩,溶液中a-螺旋构象占388％。     

α-淀粉酶在短短芽孢杆菌中的分泌表达

应用PCR技术从枯草杆菌168中分离出α－淀粉酶基因。将其引入分泌表达载体pBKE50后,用Tris-PEG法转入短短芽孢杆菌50中,发现α－淀粉酶以活性形式被分泌表达。酶测活分析表明α－淀粉酶活性约为出发菌枯草杆菌168的1.7倍。     

地衣形芽孢杆菌热稳定α-淀粉酶基因的分子克隆及其在枯草杆菌中的表达

以E.coli噬菌体λ EMBL 3为载体,用鸟枪法将地衣形芽孢杆菌的热稳定α-淀粉酶基因克隆到λ噬菌体的基因组中。携带α-淀粉酶基因的杂种噬菌体λ pAmy_αL16的DNA,经限制性内切酶HindⅢ水解后,被亚克隆到枯草杆菌的质粒pNQ 122上,并得到了表达。通过重转化作用和物理图谱分析,证明α-淀粉酶基因位于3.9 kb的Hin dⅢ DNA限制片段上。 转化子枯草杆菌(pAmy_αL41)产生的α-淀粉酶的热稳定性、最适反应温度等与亲本菌株一致。α-淀粉酶的分子量和等电点也与原菌株相同。     

地衣芽抱杆菌A.4041耐高温α-淀粉酶的研究

地衣芽抱杆菌A.4041是一株产生耐高温α-淀粉酶的突变株。本文研究了A.4041发酵培养基的成份,发现用天然碳源原料产酶优于葡萄塘、乳糖和淀粉。葡萄糖对发酵产酶有一定程度的抑制作用。此外还发现A.4041所产生的耐高温α-淀粉酶的热稳定性与Ca²⁺浓度有关,高浓度氯化钠与淀粉能促进该酶的耐热性。     

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。     

固定化解淀粉芽孢杆菌α－淀粉酶的研究

本文对固定化α－淀粉酶进行了初步的研究,固定化酶采用海藻酸钙凝胶球来包埋一定纯度的解淀粉芽孢杆菌α－淀粉酶,并且把固定化酶的特点和性质同游离酶进行了比较。同游离酶相比固定化酶明显提高了酶的耐热性和贮藏稳定性,游离酶的最适作用温度为６０℃,而固定化酶最适温度为７０℃。     

过量表达DegQ有利于地衣芽胞杆菌表达高温α-淀粉酶

研究了过量表达DegQ对地衣芽胞杆菌表达高温α-淀粉酶的影响。通过PCR从地衣芽胞杆菌基因组中扩增得到degQ基因,将其克隆到pHY—P43载体中,得到重组质粒pHY—P43-degQ。将其分别转化至地衣芽胞杆菌ATCC14580和B0204中,得到重组菌ATCC14580（pHY—P43-degQ）和B0204（pHY—P43-degQ）。通过发酵试验,证实degQ基因的表达能够显著提高高温α-淀粉酶的表达水平。     

通过同源介导a-淀粉酶基因扩增改良地衣芽孢杆菌a-淀粉酶生产菌株

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶(BLA)是淀粉水解与生物加工过程中重要关键酶制剂之一。为了进一步提高地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶生产菌株的生产性能,本研究构建了一种含有地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶编码基因amyL的整合性重组质粒pBL-amyL。将重组质粒pBL-amyL转化入BLA工业生产菌株BacilluslicheniformisB0204,再在卡那霉素存在下介导其B.licheniformisB0204染色体中的同源整合与高温α-淀粉酶编码基因amyL的扩增,由此获得了携带多个amyL拷贝的转化子。对转化子的amyL拷贝数及其BLA发酵水平分别用荧光实时定量PCR及摇瓶发酵试验进行评价与鉴定。与出发菌株B0204相比,含2～5倍amyL拷贝数的重组菌的BLA的合成水平显著提高。其中,重组菌REBL18生产BLA的水平提高了89.2%。     

枯草杆菌表达载体pUB23的构建及地衣杆菌α-淀粉酶基因的表达

将克隆的解淀粉芽胞杆菌强启动子经DNA序列分析后连接到能在枯草杆菌中复制的质粒pUB18上,构建枯草杆菌表达载体pUB23。为了测试构建的表达载体能否表达外源基因,将地衣杆菌抉失了启动子的α-淀粉酶基因接到pUB23上启动子的下游,组建重组质粒,转化枯草杆菌QB1130(amy~-),获得能分泌α-淀粉酶的转化株,证明缺失了启动子的结构基因在pUB23上克隆启动子的启动下获得表达。酶活力测定结果表明,表达水平是用原启动子时的2.5倍.     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)AS1.127的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由1982bp的单一开读框架组成。由DNA序列推测出的前体酶蛋白由659个氨基酸组成,N-端33个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由626个氨基酸组成,分子量为68.676kD。该淀粉酶属糖化型α-淀粉酶。并与枯草杆菌(B.subtilis)168产生的糖化型α-淀粉酶之间有83.3%的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的N-端3/4的同源性为90.4%,而C-端1/4的同源性只有70%。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ）ＡＳ１．１２７的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由１９８２ｂｐ的单一开读框架组成。由ＤＮＡ序列推测出的前体酶蛋白由６５９个氨基酸组成,Ｎ端３３个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由６２６个氨基酸组成,分子量为６８６７６ｋＤ。该淀粉酶属糖化型α淀粉酶。并与枯草杆菌（Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ）１６８产生的糖化型α淀粉酶之间有８３３％的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的Ｎ端３／４的同源性为９０４％,而Ｃ端１／４的同源性只有７０％。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。     

地衣芽孢杆菌耐高温α-淀粉酶基因的克隆、烟草瞬时表达及转化拟南芥的研究

从地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)中克隆到耐高温α-淀粉酶基因全长, 构建了原核表达载体, 转入大肠杆菌(Escherichia coli)中, 使用IPTG于28°C诱导6小时后, 通过SDS-PAGE检测到目的蛋白, 分子量约为55 kDa, 并通过酶活力检测实验证明该蛋白具有耐高温α-淀粉酶活性。同时构建了该基因融合GFP的植物表达载体, 通过农杆菌(Agro- bacterium tumefaciens)介导瞬时转化烟草(Nicotiana tabacum)下表皮细胞并在荧光显微镜下观察, 发现在烟草下表皮细胞的细胞质和液泡中均有绿色荧光。使用I₂-KI溶液对乙醇脱色后的烟草叶片进行染色, 显色反应表明在烟草中表达的耐高温α-淀粉酶具有酶活性。最后, 采用农杆菌介导的花蕾浸泡法将重组载体转化到拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 筛选到稳定遗传的耐高温α-淀粉酶基因的拟南芥纯合子。研究结果为后期开展表达耐高温α-淀粉酶的转基因植物的相关研究奠定了实验基础。