甲基单胞菌Methylomonas sp.GYJ3中甲烷单加氧酶还原酶组分的纯化和性质

Ｍｅｔｙｌｏｍｏｎａｓｓｐ．ＧＹＪ３菌的甲烷单加氧酶（ＭＭＯ）粗酶提取液经ＤＥＡＥ－ＳｅｐｈａｒｏｓｅＣＬ－６Ｂ阴离子交换层析、ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１００凝胶过滤层析和ＤＥＡＥ－ＴＳＫｇｅｌＨＰＬＣ分离纯化出ＭＭＯ还原酶组分．经ＨＰＬＣ分析,纯度大于９５％,纯化倍数为４．４,加入至ＭＭＯ羟基化酶和调节蛋白Ｂ的体系中表现比活为２２８ｎｍｏｌ环氧丙烷每分钟毫克蛋白．ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳表明还原酶由一种亚基组成,分子量４２ｋＤ．ＩＣＰ－ＡＥＳ测定还原酶的Ｆｅ含量为１．８３ｍｏｌＦｅ每ｍｏｌ蛋白．ＵＶ－Ｖｉｓ光谱表明还原酶除２８０ｎｍ蛋白质特征峰外在４６０ｎｍ有最大吸收峰,且Ａ２８０ｎｍ／Ａ４６０ｎｍ为２．５０,与其它黄素一铁硫蛋白相似,推测还原酶可能含一个ＦＡＤ辅基和Ｆｅ２Ｓ２中心．在厌氧条件下,还原酶能够和ＮＡＤＨ作用,ＵＶ－Ｖｉｓ光谱分析表明还原酶４６０ｎｍ处特征吸收峰消失,说明在ＭＭＯ催化过程中还原酶接受ＮＡＤＨ的电子．ＤＥＡＥ－ＳｅｐｈａｒｏｓｅＣＬ－６Ｂ阴离子交换层析分离出调节蛋白Ｂ,部分纯化的调节蛋白Ｂ的分子量大约在２０ｋＤ,它能够提高ＭＭＯ比活性４０倍,ＭＭＯ还原酶和调节蛋白Ｂ单独存在时不具有ＭＭＯ     

甲基单胞菌Methylomonas sp.GYJ3中甲烷单加氧酶羟基化酶组分…

从Ｍｅｔｈ ｙｌｏｍｏｎａｓ ｓｐ．ＧＹＪ３菌株中经ＤＮＥＡＥ－ＳｅｐｈａｒｏｓｅＣｌ－６Ｂ阴离子交换层析和ＳｅｐｈａｃｒｙｌＳ３００凝胶层析分离出纯化出甲烷加氧酶羟基酶组分,经ＨＰＬＣ分析,纯度大于９０％,分子量为２４０ｋＤ,纯化们数为３．９,比活为２２５ｎｍｏｌ环氧丙烷每分钟毫克蛋白,ＳＤＳ－ＰＡＧＥ表明,羟基化酶由三个亚基组成,亚基分子量为５６、４３、２７ｋＤ．ＩＣＰＡＥＳ测定羟基化酶的Ｆｅ     

甲基单胞菌Methylomonas sp.GYJ3中甲烷单加氧酶羟基化酶组分的纯化和性质

Methylomonassp．GYJ3菌株中经DEAE-SepharoseCL-6B阴离子交换层析和SephacrylS300凝胶层析分离纯化出甲烷加氧酶羟基化酶组分．经HPLC分析,纯度大于90％,分子量为240kD,纯化倍数为3．9,比活为225nmol环氧丙烷每分钟毫克蛋白．SDS-PAGE表明,羟基化酶由三个亚基组成,亚基分子量为56、43、27kD．ICPAES测定羟基化酶的Fe含量为2.1molFe每摩尔蛋白．HPLC法用于甲烷单加氧酶羟基化酶组分的纯化,纯化的羟基化酶组分比活为541nmol（环氧丙烷）每分钟毫克蛋白,是两步LC法纯化的羟基化酶的两倍,Fe含量为3．78molFe每摩尔蛋白．催化性质研究表明羟基化酶能够被化学还原剂还原为还原态羟基化酶,还原态的羟基化酶单独存在时表现出MMO活性,说明它是MMO活性中心,天然态的羟基化酶单独存在时无MMO活性,加入粗酶液中MMO活性明显增加,说明GYJ3菌中MMO是一个复合酶系．     

甲基单胞菌甲烷单加氧酶缺陷突变株的研究

用高剂量紫外线诱变I型专性甲烷营养菌(Methylomonas sp．)761 AR菌株,获得了9个甲烷单加氧酶缺陷突变株。对其中76lAR-55突变株的进一步研究表明,此菌株完全丧失了氧化甲烷及氧化丙烯为环氧丙烷的能力,证明其甲烷单加氧酶活性存在缺陷。而其它特性如DNA内切酶谱,DNA中G+c克分子含量,可溶性蛋白电泳谱带,以及细胞内膜结构均与亲本菌株一致。     

甲烷甲基单胞菌的一个新变种

对甲烷氧化细菌761M菌株做了进一步鉴定。结果表明,该菌株为甲烷甲基单胞菌的一个新变种,命名为甲烷甲基单胞菌成都变种(Methylomonas methanica vas.chengduensis)。     

甲烷氧化菌Methylomonas sp.GYJ3中甲烷单加氧酶基因与16S rRNA序列分析

甲烷氧化细菌中的关键酶系甲烷单加氧酶是一个含双核铁的多组份氧化酶,常温、常压下能够催化甲烷转化为甲醇。对甲烷氧化细菌Methylomonas sp.GYJ3中溶解性甲烷单加氧酶基因和16SrDNA进行了测序与分析。利用已知相关基因数据库信息,设计了PCR引物和测序引物,获得了满意的测序结果。全长的溶解性甲烷单加氧酶基因为5690bp,部分16S rDNA的序列长度为1280bp。与已发表的甲烷氧化细菌中甲烷单加氧酶进行了比较,结果表明MMOX组份中氨基酸序列的同一性为78%到99%,基因序列的同一性为71%到97%,6个组份中orfY片段的同一性相对较低。MMOX氨基酸序列的多序列联配表明,MMOX序列具有高度保守性,特别是在双核铁中心区域。16S rDNA进化分析显示Methylomonas sp.GYJ3与γ蛋白细菌是相关联的,基于MMOX氨基酸序列的进化分析证明,与Methylomonas sp.GYJ3最近似的菌株是Ⅰ型甲烷氧化细菌Methylomonas sp.KSWⅢ。综合分析表明,菌株GYJ3属于Ⅰ型甲烷氧化细菌Methylomonas sp.属。这个结果为Ⅰ型甲烷氧化细菌也能表达溶解性甲烷单加氧酶提供了新的证据。羟基化酶的理论等电点是6.28,理论分子量为248874.41Da。     

甲烷单加氧酶的研究进展

甲烷氧化细菌在转化甲烷制造新型燃料、单细胞蛋白和新功能酶生产、污水处理等方面有着潜在的应用前景,因此,甲烷单加氧酶作为其代谢过程中重要的酶系也受到人们的广泛关注。我们简要综述了近年来对甲烷单加氧酶的性质、结构、催化机理等方面的研究,特别是对颗粒性甲皖单加氧酶的相关性质进行了详细的阐述。     

甲烷氧化菌及甲烷单加氧酶的研究进展

甲烷氧化菌是以甲烷作为唯一碳源和能源进行同化和异化代谢的微生物,其关键酶之一是甲烷单加氧酶(MMOs),可以在氧气的作用下催化甲烷等低碳烷烃或烯烃羟基化或环氧化,甲烷氧化菌在自然界碳循环和工业生物技术中具有重要的应用价值.因此,近20年来对于甲烷氧化菌和MMOs的研究一直倍受生物学家的关注.以下从现代生物技术的角度,对近年来国内外在甲烷氧化菌的分类与分布,MMOs的结构与功能、甲烷氧化菌与MMOs的基因工程等方面取得的研究成果进行了总结,全面综述了甲烷氧化菌及MMOs的应用基础研究现状,并对其今后的研究和应用方向提出了展望.     

一个Ⅱ型甲烷氧化菌中甲烷单加氧酶羟基化酶的分离纯化和理化性质

甲烷氧化细菌能够催化甲烷和一系列小分子烃类化合物的羟基化反应,对控制全球变暖起着重要作用,在工业催化和生物除污中具有非凡的潜能。应用层析方法纯化了Ⅱ型甲烷氧化细菌MethylosinustrichosporiumIMV3011中甲烷单加氧酶的羟基化酶,并对其进行了表征。凝胶过滤法测定了该酶分子量为201.3kD;SDS-PAGE表明羟基化酶含有三个亚基(αβγ),分子量分别为58kD、36kD和23kD,比较两种方法证明该羟基化酶是一个同型二聚体构型(αβγ)2,总分子量为234kD。薄层等电聚焦测定该酶的等电点为5.2。酶的比活力为603.6nmol/(min.mg),活力回收为34.3%。HPLC法测定该酶的纯度在95%以上。原子吸收光谱显示每分子羟基化酶中含有3.02个Fe原子。羟基化酶的稳定性pH值为6.2～7.5,稳定性温度为低于35℃。菌株IMV3011的细胞表观构型呈现了长型、稍微弯曲的杆状形态。     

甲烷利用细菌降解三氯乙烯的研究

GYJ3菌株细胞微细结构的电镜观察结果表明：它具有Ⅱ型甲烷利用细菌的特征,应归属于Ⅱ型菌。考察了Cu2+浓度、培养气相中甲烷浓度对菌株细胞中甲烷单加氧酶（EC1．14．13．25,简称MMO）活性的影响。结果表明,培养液中Cu2+浓度为1．5μmol／L,培养气相中甲烷：空气比为2∶1时,可溶性甲烷单加氧酶占细胞中MMO总量的95％。研究了GYJ3菌株细胞悬浮液降解三氯乙烯过程。实验结果表明,GYJ3菌株能够降解不同浓度的三氯乙烯,较高浓度的三氯乙烯对降解反应没有明最的抑制作用。加入甲酸盐作为电子给体能够提高三氯乙烯降解反应速率。实验中观察到GYJ3菌株降解三氯乙烯过程中反应速率随着反应的进行而下降,在三氯乙烯降解过程中三氯乙烯氧化产物是导致细胞失活的主要原因。实验室中测定了GYJ3菌株单位重量细胞降解三氯乙烯极限量,它可作为评价细菌降解三氯乙烯能力的重要指标。     

生物分子机器——甲烷单加氧酶的研究进展

甲烷氧化菌中的甲烷单加氧酶能够在生理条件下选择性地以甲烷和氧气为底物生成甲醇,麻省理工学院的Lippard教授称它为"神奇的生物分子机器"。本文重点对生物分子机器甲烷单加氧酶的结构、编码基因及调控机制、催化反应机理等进行了综述,此外也简要介绍了甲烷单加氧酶的产生菌甲烷氧化菌的研究历史及分类。生物分子机器甲烷单加氧酶可催化甲烷氧化成甲醇,不仅为甲醇的生产提供了一种新颖的生产方法,而且对生物分子机器的设计也有借鉴意义。     

甲烷单加氧酶的催化性能和活性中心结构

甲烷单加氧酶是甲烷利用细菌代谢甲烷过程中的重要酶系,它能够催化烷烃羟基化和烯烃环氧化反应;还能催化降解氯代烃类,可用于环境中氯代烃类化合物污染的治理,是具有广泛应用前景的生物催化剂．甲烷单加氧酶是含有μ－氧桥双核铁催化活性中心的蛋白,它的研究对分子氧的活化、化学催化剂的设计具有重要意义．文章介绍了甲烷单加氧酶催化性能和机理的最新研究进展．     

一株Ⅱ型甲烷氧化菌中甲烷单加氧酶基因和16S rDNA的分析

[目的]利用分子生物学方法对-株甲烷氧化菌Methylosinus trichosporium IMV 3011中的16S rDNA和溶解性甲烷单加氧酶基因序列进行分析并探索其进化分类地位.[方法]利用基因数据库已有的基因序列信息,设计PCR扩增引物和基因测序引物,对溶解性甲烷单加氧酶基因和16s rDNA进行扩增和测序,并进行溶解性甲烷单加氧酶的6个基因和氨基酸序列与同类菌株的相应序列进行联配分析.[结果]获得了全长为5319 bp甲烷单加氧酶基因序列和长度为1290 bp的16S rDNA序列.该菌株与Methylosinus trichosporium OB3b中相对应基因的同一性是99.0%～82.7%,MMOX氨基酸序列的同一性为99.4%～81.8%,相似性为99.8%～89.2%.基于以上分析表明MMOX组分有很高的序列保守性,特别是在活性中心区域.[结论]菌株IMV3011属于甲基弯菌属,最近似的菌株是Methylosinus trichosporium OB3b.     

丙烯酶催化氧化产生环氧丙烷的研究 I.甲烷氧化菌的筛选及其特性

从甘肃玉门油田土样、油样和水样中分别筛选到具有低碳烃催化氧化活性的菌种。以甲醇为碳源培养的菌体没有丙烯酶催化氧化为环氧丙烷的活力。只有以甲烷作为唯一碳源、能源培养发酵的菌体才有高专一性的酶催化氧化活性,并对筛选到的一株具有较高活性的菌株从形态、营养和生长特征等方面进行了研究,经初步鉴定表明为甲烷氧化菌甲基单胞菌属(Methylomonas sp,)。     

嗜麦芽寡养单胞菌D2株单加氧酶基因的克隆与表达

构建嗜麦芽寡养单胞菌D2株荧光素样单加氧酶基因表达克隆载体,并进行融合表达。PCR扩增出嗜麦芽寡养单胞菌D2菌株基因组DNA中包含单加氧酶基因约1300bp的核酸片段,将其克隆到T载体pMD-18中进行序列测定,所得序列申请并获得GenBank登记号(GQ122330)。DNA star软件分析发现该基因片段中含有一个996bp的完整开放读码框架(ORF),与GenBank中收录的S.maltophilia R551-3(CP001111/GenomeProject17107)和K279a(AM743169)的MO基因核酸序列同源性分别为90%和89%,氨基酸序列同源性分别为93%和90%。根据该ORF序列设计分别含有BamHⅠ和HindⅢ酶切位点的表达克隆扩增引物,PCR扩增、双酶切后将产物亚克隆到pET32a载体中,经过双酶切验证,证实成功获得了表达重组载体pET32a/MO;将其转化宿主菌E.coli BL21,IPTG诱导后成功表达出54.2ku的MO融合蛋白,为该酶进一步的功能研究和开发奠定了基础。     

外源电子给体对甲烷单加氧酶催化丙烯环氧化反应活性的影响

以丙烯氧化反应为指标研究了不同外源电子给体对甲烷细菌(Methylomonas sp．GYJ30)休止细胞催化活性的影响。结果表明甲烷、甲醇、甲醛和甲酸盐作为电子给体加入反应中,将甲烷单加氧酶催化丙烯环氧化反应活性分别提高5．3,12．7,10和12．4倍。以甲烷和甲醛作为外源电子给体时提高初始浓度对甲烷单加氧酶具有抑制作用;而以甲醇和甲酸盐作为电子给体时提高初始浓度对甲烷单加氧酶催化活性无明显抑制作用。研究了甲醇作为电子给体时它的代谢、环氧丙烷的积累以及催化反应活性与反应时间的关系     

甲烷氧化过程中铜的作用研究进展

甲烷生物氧化在全球甲烷平衡和温室效应控制中扮演着重要的角色,而铜是甲烷生物氧化过程中的重要影响因子.一方面,铜是调控不同类型甲烷单加氧酶表达的主要影响因子,是组成颗粒性甲烷单加氧酶的必需金属元素;另一方面,在自然环境体系中,铜含量及其形态的变化对甲烷氧化菌的分布、代谢甲烷和非甲烷类有机化合物的能力以及甲烷氧化菌的特异性铜捕获系统也会产生较大影响.准确把握铜在甲烷生物氧化过程中发挥的作用将有助于全面了解甲烷生物氧化过程,进而更好地指导甲烷氧化微生物在温室气体减排及非甲烷有机物污染修复中的应用.本文主要从铜的角度,概述了铜对甲烷氧化菌的分布和活性的影响,介绍了铜在调控甲烷单加氧酶的表达和活性以及调节甲烷氧化菌铜捕获系统方面的作用,并展望了其研究方向.     

野油菜黄单胞菌中烯脂酰ACP还原酶的功能鉴定

烯脂酰ACP还原酶是细菌脂肪酸合成的关键酶之一.本研究通过生物信息学分析发现,野油菜黄单胞菌Xanthomonas campestris(Xcc)8004基因组中XC_0119(Xccfab V)注释为反-2-烯脂酰Co A还原酶基因.但其编码产物与铜绿假单胞菌的烯脂酰ACP还原酶Fab V具有较高的同源性,并含有相同的催化活性中心Tyr-(Xaa)8-Lys序列.用携带Xccfab V的质粒载体互补大肠杆菌fab I温度敏感突变株JP1111,转化子能在42℃生长,表明Xccfab V能遗传互补大肠杆菌fab I突变.体外重建脂肪酸合成反应表明,Xcc Fab V能催化不同链长的烯脂酰ACP还原为脂酰ACP,且催化活性不受三氯森抑制.遗传学研究表明,Xccfab V是必需基因,不能获得Xccfab V基因敲除突变株.将携带大肠杆菌fab I的外源质粒导入野生菌后,可敲除染色体上的fab V基因,获得的替换突变株生长特性和脂肪酸组成未发生显著变化,但替换突变株对三氯森敏感.上述结果证实,野油菜黄单胞菌fab V是必需基因,编码烯脂酰ACP还原酶,参与脂肪酸从头合成反应,且Fab V是Xcc对三氯森耐受的根本原因.