热稳定性伯克霍尔德菌脂肪酶A突变体的筛选

摘要:【目的】为更好地提高伯克霍尔德菌ZYB002脂肪酶LipA在TMP纸浆造纸工艺中的应用,有必要利用蛋白质工程技术,提高其热稳定性。【方法】基于B-factor值筛选LipA多肽链中潜在的突变位点,利用迭代饱和诱变技术,构建突变文库,筛选热稳定性提高的突变体。【结果】利用上述方法,从4个突变文库中分别筛选到在55℃下,半衰期较野生型脂肪酶LipA分别提高了1.8倍、3倍、2.2倍和1.7倍的脂肪酶突变体。【结论】基于B-factor值选择突变位点,利用迭代饱和突变技术,快速筛选到热稳定性有显著提高的突变体。     

理性设计盐桥构建伯克霍尔德菌脂肪酶热稳定突变体

【目的】借助蛋白质工程技术提高伯克霍尔德菌ZYB002脂肪酶LipA的热稳定性,以期更好地将其应用于工业生产中。【方法】利用YASARA、Fold X、Rosetta、Gromacs等生物信息学软件,构建1个脂肪酶Lip A的热稳定性提高的微型突变体电子文库;通过对突变体的结构信息和自由能变化进行评估,筛选出潜在的有价值的突变体。继而利用基因定点突变技术,构建上述候选突变体的突变基因文库,通过实验筛选出热稳定性提高的脂肪酶LipA突变体。【结果】利用上述方法,从构建的20个脂肪酶LipA突变体中,筛选到热稳定性有显著提高的3个突变体LipA-Asn~(125)Asp、LipA-Asn~(125)Glu和LipA-Gln~(262)Glu。经55°C处理12 min后,上述3个突变体的T1250值较野生型分别提高4.0°C、5.5°C和4.4°C;在55°C下的半衰期较野生型分别提高了2.2倍、3.8倍和2.6倍。【结论】利用生物信息学软件,构建脂肪酶LipA突变体电子文库,结合蛋白质的结构信息,可以快速筛选到热稳定性提高的脂肪酶LipA突变体。     

红树林沉积物中多环芳烃降解菌Aquabacter sediminisP-9T的分离、鉴定及降解机制的研究

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)是一类具有致畸、致癌和致突变特性的高风险有毒污染物,近年来,关于红树林生态系统受到PAHs污染的报道引起广泛关注,微生物降解被认为是处理PAHs污染的有效、经济和多功能替代方法。目前,研究者发现了大量细菌利用PAHs污染作为碳源和能源,然而其普遍存在降解效率偏低、降解谱系窄、对高盐环境适应性差等问题,红树林来源的PAHs降解菌的降解机理尚待充分挖掘。【目的】在红树林沉积物中定向筛选针对PAHs的高效广谱降解菌,并深入探讨其降解效能与作用机制,以期为红树林生态系统中微生物污染修复技术的创新研发提供坚实的科学基础。【方法】从深圳福田红树林沉积物筛选出一株降解PAHs的潜在新种菌株P-9^T,通过形态学观察、生理生化特性检测和16S rRNA基因序列分析,对该菌株进行鉴定;基于菌株基因组测序与分析预测该菌株的PAHs代谢潜能;在不同温度(25-40 ℃)、不同pH (5.0-9.0)和不同底物条件下,对菌株P-9^T的降解能力进行测定;利用高效液相色谱-质谱联用(HPLC-ESI-MS/MS)技术检测菌株降解PAHs的中间代谢产物,初步揭示P-9^T降解PAHs的代谢机制。【结果】菌株P-9^T为黄色杆菌科(Xanthobacteraceae)水杆菌属(Aquabacter)的潜在新种,暂命名为Aquabacter sediminis P-9^T,也是Aquabacter属中首次发现的PAHs降解菌种;在菌株A. sediminis P-9^T的基因组中则发现了一条完整的苯甲酸盐降解通路,以及参与萘和其他PAHs降解的脱氢酶、水杨酸羟化酶和细胞色素P450等关键基因。菌株P-9^T可以在25-40 ℃和pH 5.0-8.0的条件下降解菲,并且可分别以萘、菲、芘为唯一碳源生长繁殖。在菲初始浓度为50 mg/L下培养5 d降解率达100%。利用HPLC-ESI-MS/MS技术检测发现,该菌株对萘、菲、芘降解的中间代谢产物包括1-羟基-2-萘甲酸、1,2-萘二酚和儿茶酚和1-羟基-2-萘醛。推断菌株P-9^T是采用水杨酸途径降解PAHs。【结论】A. sediminis P-9^T是Aquabacter属的新种,而且是该属中首次发现的PAHs降解菌,最佳降解条件为37 ℃和pH 7.0,可通过水杨酸途径高效降解萘、菲及芘。     

不同浓度壳聚糖对炭黑曲霉和硫色镰刀菌生长和发育的影响

【背景】壳聚糖是广泛存在于甲壳动物的一种多糖,具有广谱的抗真菌活性,但壳聚糖是否影响炭黑曲霉(Aspergillus carbonarius)和硫色镰刀菌(Fusarium sulphureum)生长和发育尚未见报道。【目的】明确不同浓度壳聚糖对A. carbonarius和F. sulphureum生长和发育的影响。【方法】通过在PDA培养基中添加不同浓度壳聚糖,测定两种真菌的菌落直径、生物量和菌丝干重,观察产孢量、孢子萌发和芽管长度,比较抑菌的差异。【结果】壳聚糖处理可显著改变两种真菌的菌落形态,处理浓度越高菌落皱缩和变形越明显;壳聚糖还可以有效抑制两种真菌的菌落生长、菌丝干重和菌丝生物量,抑制效果呈明显的浓度依赖,对F. sulphureum的抑制效果更好。壳聚糖可抑制两种真菌的产孢量、孢子萌发和芽管伸长,处理浓度越高抑制效果越好,对F. sulphureum的抑制效果更为明显。壳聚糖对A. carbonarius和F. sulphureum的EC₅₀值分别为0.12 mg/mL和0.075 mg/mL。【结论】壳聚糖可有效抑制A. carbonarius和F. sulphureum的生长发育,抑制效果呈浓度依赖,F. sulphureum对壳聚糖更为敏感。     

基于MS2噬菌体lys基因的质粒型条件自溶菌的构建与应用

【背景】传统外源蛋白的原核表达通常需要以超声破碎或者酶解的方式破碎菌体,过程比较烦琐。【目的】构建基于MS2噬菌体lys基因的质粒型条件自溶菌,以简化外源蛋白的获取流程。【方法】从MS2噬菌体中克隆lys基因,构建重组表达质粒,并在大肠杆菌BL21(DE3)中异源表达,以此构建质粒型条件自溶菌,通过生长曲线和菌落形成单位反映自溶菌裂解效率,利用SDS-PAGE检测外源蛋白释放情况。【结果】构建了pBAD-lys BL21(DE3)、pBAD-Opti-lys BL21(DE3)及pCDF-BAD-Opti-lys BL21(DE3)这3种质粒型条件自溶菌。以上自溶菌在阿拉伯糖诱导后其宿主裂解效率均为99.99%以上,CFU结果显示含pCDF-BAD-Opti-lys质粒的宿主裂解效果更优,在此自溶菌BL21(DE3)中表达含His标签的重组绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,eGFP),经阿拉伯糖诱导后菌体中约63.00%以上的eGFP释放至胞外,利用Ni-NTA可以直接从培养基中纯化得到约30 kDa的单一目的蛋白。【结论】基于MS2噬菌体lys基因成功构建了阿拉伯糖诱导的质粒型条件自溶菌,此自溶菌能够以自我裂解的方式释放大部分胞内外源蛋白,简化传统外源蛋白获取流程。     

砷诱导蚕豆气孔保卫细胞死亡的毒性效应

采用蚕豆(Vicia faba L.)叶面气孔保卫细胞,研究砷对细胞的毒性效应。结果表明,0.3—10 mg/L的NaAsO_2能降低保卫细胞活性,使部分细胞死亡,死亡率随砷浓度升高而增高。死细胞中呈现核固缩、核崩解等典型程序性死亡特征,且泛caspase抑制剂Z-Asp-CH_2-DCB能阻止NaAsO_2诱发的细胞死亡。过氧化氢清除剂过氧化氢酶与NaAsO_2共同作用时,细胞死亡率显著低于砷单独处理组,保卫细胞内Ca~(2+)水平降低,具程序性死亡特征的细胞数减少;Ca~(2+)特异性螯合剂EGTA亦能降低NaAsO_2诱发的细胞死亡。研究结果表明,NaAsO_2能诱发蚕豆保卫细胞程序性死亡,该过程由胁迫引发的ROS升高引起,ROS可能通过激活质膜Ca~(2+)通道,使胞外Ca~(2+)内流,造成胞内Ca~(2+)浓度升高,进而诱导细胞程序性死亡。     

基于双重芯片式数字PCR快速鉴定KPC型碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌的方法

【背景】由于碳青霉烯类药物的泛用和滥用,致使肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药株与日俱增,产碳青霉烯酶是肺炎克雷伯菌对碳青霉烯类药物耐药的主要原因。目前对肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药株的检测方法存在费时费力、特异性差、灵敏度低等问题。【目的】建立一种能同时检测肺炎克雷伯菌和碳青霉烯酶基因bla_KPC的双重芯片式数字PCR方法。【方法】依据肺炎克雷伯菌的特有基因yhaI和碳青霉烯耐药基因bla_KPC保守序列设计特异性引物和探针,确定双重芯片式数字PCR同时对yhaI和bla_KPC两个基因核酸浓度绝对定量的检测范围、检出限和最佳实验体系,并进行方法特异性、灵敏度、重复性分析及临床菌株的检测。【结果】双重芯片式数字PCR检测灵敏度比双重实时荧光定量PCR提高了约1.5个数量级,在两基因同时检出的情况下,最低检出限分别为3.74 copies/μL (yhaI基因)和1.93 copies/μL (bla_KPC基因);优化后的双重芯片式数字PCR对参考菌株检测特异性的结果与双重实时荧光定量PCR结果一致;利用优化后的双重芯片式数字PCR方法共检测58株临床菌株,其中肺炎克雷伯菌43株,属肺炎克雷伯菌且含有bla_KPC基因的菌株13株,这与质谱及耐药谱检测结果一致。【结论】利用双重芯片式数字PCR技术建立了产KPC型碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的绝对定量检测方法。该方法特异性强、灵敏度高、准确度好,可用于检测具有碳青霉烯酶基因bla_KPC的肺炎克雷伯菌的核酸检测和定量分析,也为产其他类型碳青霉烯酶的病原菌检测提供了新的技术参考。     

一株兼性氧化亚氮还原菌的还原N2O能力

【目的】从水稻土中分离筛选出一株兼性氧化亚氮还原菌,并探索其在不同条件下还原N_2O的能力,为减少温室气体N_2O的排放提供重要依据。【方法】通过微生物富集培养分离技术从水稻土中分离得到纯菌;利用nosZ基因和16S rRNA的测序分析鉴定菌株;通过测定菌株在不同条件下N_2O的还原量,分析该菌株还原N_2O的能力及调控因子。【结果】经鉴定,该菌株含有nos Z基因,属于假单胞菌属,在温度30°C、厌氧条件下还原N_2O速率高达0.0219μmol/min以上,改变不同温度和氧气浓度后其能力相对减弱,但仍具备较强的还原N_2O作用。【结论】从水稻土中分离筛选得到的兼性氧化亚氮还原菌为假单胞菌,它在不同环境条件下都具备较强的还原N_2O能力,该菌株可能为减少土壤N_2O排放提供新途径,对保障生态环境安全具有重要的应用价值。     

青枯雷尔氏菌胞外多糖合成缺失突变株构建及其生物学特性

【目的】由青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的植物青枯病是一种毁灭性土传病害。胞外多糖(extracellular polysaccharides,EPS)是青枯雷尔氏菌关键的致病因子之一。通过构建胞外多糖缺失突变株,研究胞外多糖在青枯病致病中的作用。【方法】从青枯雷尔氏菌FJAT-91的基因组中克隆出胞外多糖合成结构基因epsD同源臂,克隆至自杀性质粒p K18mobsacB,再将庆大霉素抗性基因(Gm)插入同源臂中间,获得重组质粒p K18-epsD。将重组质粒转化至青枯雷尔氏菌FJAT-91感受态细胞中,通过同源重组敲除epsD基因,获得EPS合成缺失的突变株FJAT-91Δeps 。研究突变株与野生菌株在菌落形态、胞外多糖合成、运动能力、定殖能力的差异性。【结果】突变菌株FJAT-91ΔepsD与出发菌株FJAT-91相比:胞外多糖产量显著减少,生长较慢;泳动能力(swimming motility)和群集运动能力(swarming motility)显著降低;在番茄苗根部和茎部的定殖能力显著降低;弱化指数(AI)为0.905,鉴定为无致病力菌株。【结论】胞外多糖在青枯雷尔氏菌的致病中起着关键的作用,本课题研究成果为开发植物疫苗提供了优良的材料与研究基础。     

Mn~(2+)对肠膜状明串珠菌产右旋糖酐的影响

肠膜状明串珠菌在其产生的右旋糖酐蔗糖酶的作用下,以蔗糖为原料转化合成右旋糖酐和产生果糖。着重进行了Mn~(2+)对肠膜状明串珠菌Lm-1226发酵产右旋糖酐影响的初步探索。对Mn~(2+)对肠膜状明串珠菌Lm-1226的生长,产果糖、右旋糖酐和右旋糖酐蔗糖酶,右旋糖酐蔗糖酶作用影响进行了研究。一定浓度的Mn~(2+)对肠膜状明串珠菌Lm-1226的生长具有促进作用; Mn~(2+)抑制肠膜状明串珠菌Lm-1226发酵产果糖和右旋糖酐,且Mn~(2+)浓度越高,抑制性越强; Mn~(2+)对肠膜状明串珠菌Lm-1226发酵产右旋糖酐蔗糖酶有抑制作用; Mn~(2+)对右旋糖酐蔗糖酶具有较强的激活作用,激活作用可达158%,最适Mn~(2+)浓度为5. 0 mmol/L。     

Investigation of lipase production by a new isolate of Aspergillus sp.

Fungi isolated from soil were screened for exogenous lipolytic activity. The highest lipase activity was found in a new soil isolate of Aspergillus sp. Some optimal cultural parameters influencing the growth and production of extracellular lipase from this Aspergillus sp. were investigated. The lipase yield was maximum on day 4 of incubation of the culture at pH 5.5 and 30 °C. When the medium was prepared using olive oil as carbon source and peptone as a nitrogen source, better lipase yields were obtained. Aeration enhanced growth and lipase production.     

A hyper-thermostable, alkaline lipase from Pseudomonas sp. with the property of thermal activation

A hyper-thermostable, alkaline lipase from a newly-isolated, mesophilic Pseudomonas sp. was optimal at pH 11 and at 90 °C. It had a half-life of more than 13 h at 90 °C. It was activated by 30% when heated at 90 °C for 2 h. The enzyme had a greater affinity for mustard oil (K _m=40 mg ml^–1) than for olive oil (K _m=140 mg ml^–1).     

1株来自海洋的芽胞杆菌dhs-330转座突变库的构建及表面活性相关基因的克隆

为研究产生物表面活性剂的海洋芽胞杆菌dhs-330合成活性产物的分子机制,应用质粒pIC333介导的mini-Tn10转座子随机突变技术,构建了芽胞杆菌dhs-330的突变体库。通过表面活性测定和反向PCR克隆,从300个突变株中筛选出产表面活性剂水平提高的突变株2株,分别在ycsG和yvkC基因发生插入突变;表面活性降低的突变株4株,分别在fenC、yrkF、kinE和sigD基因发生插入突变。这些基因可能与芽胞杆菌dhs-330中表面活性剂的合成代谢和调控有关。     

Enhancement of apparent thermostability of lipase from Rhizopus sp. by the treatment with a microbial transglutaminase

Crude lipase from Rhizopus sp. was moderately stable against heat treatment at 45 °C. However, after incubation for 1 h at 25 °C with Streptoverticillium transglutaminase (MTG), the half-life of crude lipase in the heat treatment was increased more than 10-fold compared to that of untreated one. The result can be ascribed by the MTGase-mediated crosslinking of contaminating proteins that affect the apparent thermostability of lipase in the crude sample.     

转录组和代谢组分析瘤菌根菌对铁皮石斛的促生机制

为筛选出促进铁皮石斛(Dendrobium officinale)生长的差异表达基因和差异代谢物,对瘤菌根菌与无菌盆栽铁皮石斛苗共生后形成的侧根根系进行转录组、代谢组和双组学联合分析。结果表明,转录组分析共找到262条差异表达基因富集到了35条通路中,其中内质网蛋白质加工通路途径的差异基因最多,其次为氨基糖和核苷酸糖代谢通路。代谢组分析共检测出194个差异代谢物富集到33个KEGG通路中,其中代谢途径的差异代谢物最多有133个,其次为不同环境的微生物代谢途径的差异代谢物有70个。通过联合分析,有9个差异基因的差异表达导致丝氨酸、谷氨酸、D-甘露糖和激素等代谢物的积累量发生变化,这可能是瘤菌根菌促进铁皮石斛生长的重要原因。因此,推测瘤菌根菌促进铁皮石斛生长与氨基酸、糖、植物激素的积累及相关基因的表达变化有关。     

禾谷镰刀菌拮抗菌21-6的鉴定及其抑菌活性测定

【背景】禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）是一种危害小麦生产的重要病原真菌。【目的】筛选对禾谷镰刀菌具有拮抗活性的链霉菌菌株,为该病原的生物防治提供理论基础。【方法】采用稀释涂布法分离链霉菌,利用平板对峙法筛选高活性拮抗菌株;通过形态学、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析确定其分类地位;采用生长速率法分析其发酵条件及无菌发酵液的稳定性;并测定该菌株的防病效果和抑菌谱。【结果】筛选到一株对禾谷镰刀菌具有较强抑制作用的链霉菌菌株21-6,抑菌率为75.2%±2.1%。根据形态学、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,将其鉴定为Streptomyces stelliscabiei。菌株21-6在pH为中性条件下的PDB培养基中培养5 d能够产生更好的抑菌效果。无菌发酵液能够抑制禾谷镰刀菌的菌丝生长和孢子萌发过程。无菌发酵液不受高温、胃蛋白酶、胰蛋白酶及蛋白酶K的影响,耐酸但对碱性条件敏感。发酵液对禾谷镰刀菌侵染小麦胚芽鞘具有抑制效果。菌株21-6具有聚酮合酶pks-Ⅰ和pks-Ⅱ基因。此外,该菌株对5种植物病原真菌均具有抑制效果。【结论】链霉菌菌株21-6对禾谷镰刀菌具有较好的生防潜力。     

瘤菌根菌对铁皮石斛根系形态的影响及其共生关系的研究

为了解瘤菌根菌(Epulorhizasp.)与铁皮石斛(Dendrobiumofficinale)根系的共生关系及其对根系农艺性状的影响,用液体培养瘤菌根菌浇灌无菌盆栽铁皮石斛苗根部共培养,观察石斛根的表型和超微结构变化,并用分子检测鉴定菌丝是否定殖根中。结果表明,瘤菌根菌菌丝能侵入根的皮层细胞,诱导生成菌丝团形成共生关系。共生后的菌丝能提高IAA含量,诱导根系结构发生改变生成侧根,增大了根系体积,促进根系的生长并显著提高根系活力。瘤菌根菌与铁皮石斛根共培养后建立共生关系形成菌根且能定殖于根中,诱导根系结构的变化,侧根的形成对石斛生长具有重要作用。     

白蚁巢来源链霉菌T12的分离鉴定及其抗菌活性代谢产物

[目的]探索黑翅土白蚁巢中链霉菌发酵产物的抗菌活性,并对其抗菌成分进行研究.[方法]通过牛津杯法测试菌株发酵液对4种致病菌的抗菌活性,筛选出活性菌株T12;利用分子生物学16S rRNA序列分析确定T12的分类地位;运用多种色谱方法从乙酸乙酯粗提物中分离纯化活性化合物,利用质谱和核磁共振谱鉴定其化学结构;结合滤纸片法测...     

Enhancement of phenol biodegradation by Ochrobactrum sp. isolated from industrial wastewaters

Ochrobactrum sp., was tested with regard to its phenol degradation capacity at different pH levels, and with different carbon sources (mineral salt medium with glucose (MSG) and the same medium with 0.5%, 1%, and 2% (v/v) molasses (MSM)) and phenol concentrations. The highest degradation was in mineral salt medium with 1% (v/v) molasses (45.9%), while degradation was 21.1% in mineral salt medium with 5 g l⁻¹ glucose. These data show that the addition of molasses to mineral salt medium enhanced phenol degradation by Ochrobactrum sp. The bacterium can be used effectively to treat wastewaters containing phenol.