欧文氏菌2-酮基醛糖还原酶基因敲除的研究

根据已知基因序列,利用ＰＣＲ技术,从克隆质粒和欧文氏菌（Ｅｒｗｉｎｉａ ｓｐ．）ＳＣＢ１２５染色体中重新扩增得到含有２－酮基醛糖还原酶Ａ和Ｂ（２－ＫＲＡ和Ｂ）基因的片段,分别用于基因表达和敲除。用于表达的片段定向连接到表达载体ｐＢＬ并转化大肠杆菌ＢＨ５α后,获得高酶活表达。在证实发生了突变的基因表达产物仍具有酶活的基础上,对其进行基因敲除的研究。在体外将链霉素抗性基因插入到ｔｋｒＡ内部使其突变失活     

枯草芽孢杆菌寡聚1，6-葡萄糖苷酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

本研究用鸟枪法构建了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HB002的基因组文库,经平板法筛选得到了六株能水解合成底物对硝基苯αD葡萄糖吡喃糖苷的阳性克隆,经鉴定均含克隆了寡聚1,6葡萄糖苷酶基因的重组质粒(命名为pHBM001～pHBM006)。选择pHBM003,对其插入片段测序分析,此片段内有一编码561个氨基酸的开放阅读框,该蛋白质的计算分子量为65985kD。HB002的寡聚1,6葡萄糖苷酶的氨基酸序列与Bacillus sp.和凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)的寡聚1,6葡萄糖苷酶的氨基酸序列一致性分别为81%、67%,相似性分别为89%、79%。从pHBM003中扩增出寡聚1,6葡萄糖苷酶基因,克隆到pBV220上,转化大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α,得到三个能水解对硝基苯αD葡萄糖吡喃糖苷的阳性克隆HBM0031～HBM0033,将此三个菌株热诱导表达,SDSPAGE电泳可检测到特异表达的蛋白质,其中HBM0031、HBM0032表达的蛋白约66kD,为完整的寡聚1,6葡萄糖苷酶,而HBM0033表达的蛋白质偏小;表达的蛋白质均有寡聚1,6葡萄糖苷酶活性。     

编码1,3-丙二醇氧化还原酶基因的克隆和表达

采用PCR法克隆了巴氏梭菌（Clostridium pasteurianum）CpN86菌株编码1,3丙二醇氧化还原酶基因（dhaT基因）;完成了dhaT基因测序、表达载体构建和在大肠杆菌中表达;分离和纯化了dhaT基因表达的重组蛋白。实验结果：（1）PCR法克隆的dhaT基因和肺炎克雷伯氏菌Klebsiella pneumoniae菌株dhaT基因的序列同源性为829%;（2）dhaT基因表达蛋白的酶活为108U/mg;（3）dhaT基因表达的蛋白分子量为43kD;（4）Western blot确定了dhaT基因表达的蛋白和 CpN86菌株天然蛋白有相同的抗原反应。     

山梨糖脱氢酶基因在大肠杆菌染色体上整合及表达

以质粒pKF3为模板,扩增出两翼与ptsG基因上下游序列同源,中间为氯霉素抗性基因的DNA片段,连至pMD18T载体,构建得到pMD18PC。以质粒pQE60SDH为模板,扩增山梨糖脱氢酶基因sdh,与pMD18PC连接,得到pMD18PCSDH。将其用PvuⅡ酶切,回收含ptsG1catsdhptsG2的目的片段,电转化至JM109/pKD46,在Red重组酶的作用下,外源DNA片段与染色体上对应区域发生同源重组,将基因ptsG敲除,替换为catsdh基因,获得整合sdh基因的JM109s。经检测JM109s具有山梨糖脱氢酶活性。以 ptsG基因上下游序列为引物,JM109s基因组DNA为模板进行PCR,扩增产物测序结果表明sdh基因染色体整合成功。     

嗜热细菌木糖异构酶基因xylA在酿酒酵母中的高效表达

采用PCR技术克隆得到嗜热细菌Clostridium thermohydrosulfuricum木糖异构酶(xylose isomerase XI)基因xylA,将该基因连接于酵母表达载体pMA91的磷酸甘油激酶(PGK)启动子下,得到重组质粒pBX1。通过LiAc完整细胞转化法将重组质粒转移至酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)H158受体菌中,得到重组酵母转化子H612,酶活测定结果表明,成功地在酿酒酵母中得到木糖异构酶的活性表达。SDSPAGE电泳结果显示出明显的特异性表达产物带,单体分子量为43kD。由酿酒酵母重组子H612产生的木糖异构酶最高酶活条件与其在自然状态下的一致,均为85℃,pH70,在这一条件下酶的比活力为10U/mg蛋白,而在接近酵母最适生长温度的30℃和40℃时,其相对酶活分别下降37%和11%。研究结果显示在酿酒酵母中得到木糖异构酶的活性表达,为进一步在酿酒酵母菌中建立新的木糖代谢途径打下了基础。     

耐盐及苯乙酸、甲基对硫磷降解基因工程菌的构建

H1（Halomonas sp.）是一株耐高盐浓度（18% NaCl, W/V）和降解苯乙酸的菌株,pDT3质粒为pUC19插入甲基对硫磷水解酶基因（mpd基因）构建而成。采用ＨindⅢ酶切,获得含有完整mpd基因片段,克隆到广宿主质粒pKT230和pBBR1MCS2上,构建成质粒pKTMP和pBBRMP。通过三亲杂交,在辅助质粒pRK2013的帮助下,将质粒pKTMP和pBBRMP转移到Ｈ１中,得到的工程菌HpKTMP和HpBBRMP具有耐盐、降解苯乙酸和水解甲基对硫磷的功能,其中HpBBRMP水解酶活性与亲本菌株甲基对硫磷降解菌（Pseudomonas putida）DLLE4相当,而HpKTMP水解酶活性要提高1倍左右。经过传代试验,证明了工程菌的稳定性。     

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。     

扩展青霉碱性脂肪酶基因在毕赤酵母中的高效表达

将编码扩展青霉碱性脂肪酶（PEL）的cDNA克隆到酵母整合型质粒pPIC3.5K,电转化His4缺陷型巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115,通过橄榄油MM平板及PCR方法筛选和鉴定重组子。重组子发酵液经SDSPAGE分析、橄榄油检验板鉴定,表明扩展青霉碱性脂肪酶基因在巴斯德毕赤酵母中获得了高效表达。表达蛋白分泌至培养基中,分子量约28kD,与扩展青霉碱性脂肪酶大小一致,占分泌蛋白的95%。橄榄油检验板检验表明该表达蛋白可分解橄榄油,通过优化该表达菌的发酵条件,以橄榄油为底物进行酶活测定,其发酵液酶活可达260 u/mL。     

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。