透明颤菌血红蛋白的表达及对基因工程菌的影响

利用已克隆的透明颤菌(Vitreoscilla)血红蛋白基因(vgb),构建了一批复制类型和抗生标记不同的vgb表达载体,并就vgb基因表达及其对几种基因工程大肠杆菌的影响进行了初步研究。实验证明vgb基因的表达具有氧调控特性,在溶氧水平下跌至20％饱和度时迅速合成。Vgb基因的表达产物(Vitreoscilla Hemoglogin,VHb)可促进青霉素酰化酶和TNF、IL-2等基因工程菌在低氧条件下细胞生长和产物表达的状况,由于vgb基因的表达降低了细胞对氧的敏感程度,可望运用它来改善发酵过程中溶氧控制裕度。这些实验结果预示着vgb基因在耗氧生物过程中,如抗生素工业和基因工程菌高密度发酵,有着良好的应用前景。     

通过大肠杆菌thyA染色体质粒平衡致死系统构建无抗性基因表达载体

克隆了大肠杆菌和霍乱弧菌胸腺嘧啶合成酶基因thyA,并以pcDNA3质粒为基础,分别用两种来源的thyA基因替代其氨苄抗性基因Amp,构建了不含抗性基因,且可在thyA营养缺陷型大肠杆菌中基于染色体-质粒平衡致死系统稳定传代的真核表达载体。该载体可有效表达红色荧光蛋白报告基因。为核酸疫苗的制备提供一个无抗性的表达载体系统。     

透明颤菌血红蛋白基因在产PHB重组大肠杆菌中的引入

将透明颤菌血红蛋白基因 (vgb)采用插入染色体的方式引入产聚 β 羟基丁酸酯(PHB)重组大肠杆菌VG1 (pTU1 4)中 ,以从分子水平上提高克隆菌对氧的利用率 ,解决PHB发酵生产过程中的供氧矛盾 ,透明颤菌血红蛋白的一氧化碳差光谱分析明表 ,vgb基因可以在VG1 (pTU1 4)中成功表达 ,且其表达量受溶氧水平的调控。Vgb基因的引入可以同时促进菌体生长和PHB产品的积累 ,且溶氧水平越低 ,VHB表达量越高 ,这种促进作用就越明显     

人工合成的黑曲霉NRRL3135菌株植酸酶基因在毕赤酵母系统中的高效表达

本文以黑曲霉(Aspergillus niger)NRRL3135菌株植酸酶基因为对象,通过基因人工合成的方法去除了该基因的内含子与信号肽编码序列,换用在毕赤酵母(Pichia pastoris)中使用频率较高的密码子以优化其表达。该人工合成植酸酶基因(PhyA-as)以N端融合的方式正确插入到毕赤酵母表达载体pPICZαA。通过电击将重组表达载体整合入酵母染色体DNA中得到重组转化子。SDSPAGE结果与表达产物酶学性质研究表明植酸酶得到分泌表达,且与天然产物性质基本一致。筛选得若干株高产基因工程菌,其中SPANⅢ菌株达到了在摇床培养条件下,每毫升发酵液产生165000u植酸酶的水平,基本满足工业化生产的要求。     

扣囊复膜孢酵母β-葡萄糖苷酶基因在毕赤酵母中的克隆与表达

利用PCR技术,从扣囊复膜孢酵母的总DNA中扩增得到β-葡萄糖苷酶（β-Glucosidase）基因 (BGL1),长度为2596 bp,连接到pGEMT载体上,用限制性内切酶切下目的基因,插入到巴斯德毕赤酵母表达载体pPIC9K中,使之位于α-因子信号肽下游,且与之同框, 构建成重组质粒pSHL9K。 通过电转化将重组质粒pSHL9K插入到Pichia pastoris GS115菌株染色体中,获得高效表达BGL1基因的毕赤酵母重组工程菌株。重组酶的最适温度为50℃,最适pH为5.4。培养基中β-葡萄糖苷酶活性最高可达47U/mL。     

透明颤菌血红蛋白的表达对酵母中麦角固醇合成的影响

构建了含透明颤菌（Vistreoscilla）血红蛋白基因vgb和酵母遗传霉素（G418）抗性基因的重组质粒pVgbkanMX4,转化至酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae 1190中,经过分析,基因vgb在酵母细胞中得到表达。对重组菌和野生菌进行了摇瓶培养及5 L发酵罐培养的研究。在摇瓶实验中,重组菌的麦角固醇产量比野生菌有显著提高,在野生菌中的含量为0.573%、而在重组菌中的产量为1.07%。 经过30 h发酵罐培养的实验,野生菌中麦角固醇含量为0.9%,重组菌中其含量为1.38%,验证了摇瓶实验的结果。结果证明vgb基因有利于酵母中麦角固醇的合成。     

用构建的新型BmNPV载体在家蚕高效表达人β-干扰素

构建了家蚕核多角体病毒(Bombyx mori nuclear polyhedrosis virus,BmNPV)新型载体pBm92,该载体将多角体蛋白基因的起始密码ATG改变为ATT,然后在多角体蛋白基因的+12位后连接有5个外源基因的克隆位点。将HulFN-β基因克隆在多角体蛋白基因的+12位后,构建了pBmIFN+12;同时构建了HuIFN－β克隆在－3位后的转移载体pB．mIFN－3。将两种转移载体DNA分别与BmNPV基因组DNA共转染Bm—N细胞。利用重组病毒不产生多角体蛋白的特征,筛选重组病毒。用HuIFN－β基因探针与重组病毒DNA进行杂交鉴定。重组病毒BmIFN+12感染Bm-N细胞,其上清IFN活性为2．0×10⁶Iu／ml,将BmIFN+12注射5龄家蚕虫体,表达水平为5．O×10⁷Iu／ml,是HulFN-β基因克隆在多角体蛋白基因的-3位后获得的重组病毒表达量的2—4倍。构建的新型BmNPv载体能够在家蚕高效地表达HuIFN-β。家蚕虫体生产的rHulFN-β蛋白具有天然HuIFN-β的抗原性。     

透明颤菌血红蛋白在肉桂地链霉菌中的表达对其细胞生长及抗生素合成的影响

肉桂地链霉菌(S.cinnamonensis)是莫能菌素(Monensin)的产生菌。大肠杆菌链霉菌穿梭表达载体pHZ1252中的透明颤菌血红蛋白基因(vhb)位于硫链丝菌素诱导启动子P_tipA之下,它在肉桂地链霉菌中的结构不稳定,发生了重组缺失,缺失的片段包括大肠杆菌质粒部分和vhb基因。但来自阿维链霉菌(S.avermitilis)中缺失了大肠杆菌质粒部分却保留了完整的vhb基因及tipA启动子的pHZ1252,可在肉桂地链霉菌中稳定复制,不再发生缺失,经硫链丝菌素诱导表达出了有生物活性的VHb蛋白。摇瓶发酵实验证明,VHb蛋白在氧限条件下可明显促进肉桂地链霉菌的菌体生长和抗生素合成。     

pBR322-Red在大肠杆菌lac操纵子基因敲除和敲入中的应用

pBR32 2 - Red是一种新型重组工程系统 ,它携带了λ-噬菌体Red重组酶基因和一系列调控元件。对pBR32 2 Red最优重组条件进行探索后应用该质粒提供的体内同源重组功能 ,在菌株W3110体内 ,对染色体上的lac操纵子进行了基因修饰 ,包括 :①运用kan-sacB选择反选择方法和重叠引物方法敲除了阻遏基因lacI,②运用kan -sacB选择反选择方法和线性双链DNA介导的DNA重组方法将报告基因lacZ敲入lacA和lacY的位置 ,并且首次测定了报告基因lacZ在这三个结构基因位置的组成性表达情况。结果表明运用不同的重组策略 ,pBR32 2- Red系统都能方便有效地对大肠杆菌W3110染色体进行基因敲除和敲入修饰。     

小鼠胚胎干细胞向脂肪细胞分化过程中PPARγ2基因的表达模式

将PPARγ2基因启动子和报告基因荧光素酶相连接克隆于特定载体构建成表达质粒 ,电穿孔转染小鼠ES细胞 ,筛选阳性克隆。诱导ES细胞向脂肪细胞分化 ,通过定量检测荧光素酶活性跟踪PPARγ2基因的表达情况 ,以此研究脂肪细胞分化过程中该基因的表达模式。结果显示PPARγ2基因在未分化的ES细胞和EB形成的前两天中不表达 ,从EB形成的第 3天开始表达 ,直至脂肪细胞分化完成。该基因在已完成分化的脂肪细胞中的表达远强于在分化中的前脂肪细胞中的表达。首次报道了从小鼠ES细胞到脂肪细胞分化过程中PPARγ2基因的表达模式 ,支持了PPARγ2基因为脂肪组织特异性表达基因的已有报道 ,并为脂肪细胞分化机理研究提供了线索。     

利用基因工程菌VGl(pTUl4)产聚β-羟基丁酸酯的研究

本文对透明颤菌血红蛋白基因（ｖｇｂ）和λ噬菌体解基因（Ｓ＾－ＲＲｚ）在不同突破主大肠杆菌中的外源表达及其在聚β－羟基丁酸酯（ＰＨＢ）生产中的应用进行了研究。实验结果表明,同时携带ｖｇｂ、Ｓ＾－ＲＲｚ和ｐｈｂＣＡＢ三种基因的产ＰＨＢ基因工程菌ＶＧ１（ｐＴＵ１４）,经过８２ｈ的摇瓶补料分批培养。菌体浓度可以高达２５．９ｇ／Ｌ,ＰＨＢ百分含量则可在５２ｈ时达到９５％以上;此外,该菌株不仅可以实现摇瓶高密     

透明颤菌vgb基因在产核黄素B.subtilis中的整合表达研究

目的:将透明颤菌血红蛋白vgb基因应用于核黄素的工业化生产。方法:以枯草芽孢杆菌整合载体pAmyE构建了vgb基因的整合表达载体pAudV,采用化学转化法将vgb基因整合到枯草芽孢杆菌GJ08的染色体上,并通过发酵摇瓶实验检测核黄素的产量。结果:得到产核黄素枯草芽孢杆菌GJ09,摇瓶试验结果表明,在限氧条件下核黄素的产量分别提高了5.23%和3.42%。结论:透明颤菌血红蛋白vgb基因能够促进核黄素产量的提高,可以应用于核黄素的工业化生产中。     

顶头孢霉pcbAB-pcbC双向启动子区域的克隆与应用

用PCR方法从丝状真菌顶头孢霉中克隆出全长 1 3kb的pcbAB_pcbC双向启动子DNA片段 ,通过转化子对博莱霉素的抗性证明了该启动子在顶头孢霉中的双向启动功能。另外 ,利用所克隆的pcbAB_pcbC双向启动子构建了一个用于顶头孢霉转化的质粒pYG13,并成功地将该质粒转化入顶头孢霉。pYG13含有博莱霉素抗性基因和透明颤菌血红蛋白基因 (vgb) ,Southern杂交和CO结合实验分析显示vgb整合到顶头孢霉的基因组DNA中并表达了有活性的透明颤菌血红蛋白。     

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.     

Effect of Vitreoscilla hemoglobin biosynthesis in Escherichia coli on production of poly(beta-hydroxybutyrate) and fermentative parameters

In order to attain high cell density and low cost production of poly(beta-hydroxybutyrate) (PHB), the Vitreoscilla globin gene (vgb) was introduced into a novel recombinant strain, Escherichia coli VG1 (pTU14). Experiments showed that the expression of vgb was under the regulation of dissolved oxygen (DO) in broth and the introduction of vgb in VG1 (pTU14) induced the parent promotion effect on cell growth and PHB accumulation, especially under low DO conditions. Further experiments indicated that the introduction of vgb in VG1 (pTU14) not only decreased the critical oxygen concentration, but also affected the volumetric oxygen transfer coefficient of the recombinant strain.     

地衣芽胞杆菌FLP/FRT基因编辑系统的构建及验证

地衣芽胞杆菌有效的基因编辑工具有限,为了拓展和丰富其基因编辑手段,在地衣芽胞杆菌中构建一个抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因编辑系统,并通过敲除α-淀粉酶基因amyL、蛋白酶基因aprE及敲入外源透明颤菌血红蛋白基因vgb对该系统进行初步验证。首先以温敏质粒pNZT1为载体分别构建amyL和aprE基因敲除质粒pNZTT-AFKF和pNZTT-EFKF,两个敲除质粒各自包含针对目标基因的同源臂、抗性基因及同向的FRT位点;将敲除质粒转化地衣芽胞杆菌并经过两次同源交换过程实现目标基因的敲除;最后导入一个FLP重组酶表达质粒通过FLP/FRT系统的重组作用介导抗性基因的回收。为进一步验证本系统的实用性及编辑效率,构建了包含透明颤菌血红蛋白编码基因vgb表达盒及基因组丙酮酸甲酸裂解酶编码基因pflB敲除盒的重组质粒pNZTK-PFTF-vgb,并以此进行外源基因vgb在基因组上的定向敲入。结果显示,成功敲除amyL及aprE并回收了抗性标记卡那霉素基因,敲除后淀粉酶活和蛋白酶活分别减少95.3%和80.4%;vgb基因成功整合入基因组pflB位点并回收了抗性标记四环素基因,并利用荧光定量PCR技术检测到vgb的整合表达。文中首次建立了一个适用于地衣芽胞杆菌的、抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因编辑系统,并进行了基因敲除及基因敲入验证,为地衣芽胞杆菌遗传改造提供了良好的方法参考。     

Intracellular expression of Vitreoscilla hemoglobin in Aspergillus terreus to alleviate the effect of a short break in aeration during culture

A continuous supply of O(2) is important for itaconic acid production in Aspergillus terreus. Any interruption of aeration significantly reduces itaconic acid production. To overcome this effect, A. terreus M8 was transformed with the Vitreoscilla hemoglobin gene (vgb) which, as shown by Southern hybridization, was integrated into the recipient chromosome. The activity of the expressed hemoglobin was confirmed by a CO-difference spectrum. During itaconic acid production, the effect of a break in aeration during cultivation in the transformant with the vgb gene is alleviated. Additionally, the transformant shows improved itaconic acid production.     

Production of alpha-amylase in fed-batch cultures of vgb+ and vgb- recombinant Escherichia coli: some observations.

Synthesis and excretion of Bacillus stearothermophilus alpha-amylase is analyzed in fed-batch cultivations of Escherichia coli JM103[pMK79] and E. coli JM103[pMK57], the former strain containing the plasmid-encoded Vitreoscilla hemoglobin (VHb) gene (vgb) and the latter strain being devoid of this gene. Fed-batch operation is observed to be substantially superior to batch operation as concerns the alpha-amylase production rate and the extent of excretion of the enzyme. Faster feeding of a nutrient medium (LB or M9) discourages synthesis of alpha-amylase. While synthesis of alpha-amylase in the vgb(-) strain is discouraged when oxygen availability is reduced, the reverse is the case with the vgb(+) strain, the promotion of alpha-amylase synthesis in the latter strain being linked to the synthesis of VHb. Increased availability of the principal carbon source (glucose) in a defined medium leads to overproduction of both alpha-amylase and VHb under oxygen limitation, which may be responsible for the segregational instability observed with the vgb(+) strain. The very high extents of excretion of alpha-amylase attained in fed-batch cultures are encouraging for downstream processing of the recombinant protein.     

透明颤菌血红蛋白基因vgb和腈水解酶基因bxn在毕赤酵母中的表达研究

为获得高效表达外源蛋白的Pichia pastoris菌株而设计了重组质粒pPIC9K—vgbbxn,其中透明颤菌血红蛋白基因vgb胞内表达以提高菌体的发酵密度,腈水解酶基因bxn分泌表达。转化GS115菌株后,通过PCR、SDS-PAGE检测证实两基因已经整合进酵母基因组且能高效表达,以及用准确的蛋白活性测定方法成功地检测到二所表达的产物均具有正常的活性。摇瓶发酵实验证明,血红蛋白在贫氧条件下可明显促进酵母菌体生长和bxn基因分泌表达。