芽胞杆菌中重组蛋白分泌表达的优化策略及研究进展

芽胞杆菌属具有良好的蛋白表达和分泌能力,在工业酶的生产中被广泛应用,是理想的工业宿主菌,但实现蛋白分泌表达的普遍高效性还存在许多瓶颈。本文综述了芽胞杆菌的蛋白分泌表达策略,从启动子、信号肽、分泌途径、宿主和培养条件这5个方面总结了提高芽胞杆菌中分泌表达重组蛋白的方法,对芽胞杆菌高效生产工业酶有一定的参考价值,最后展望了优化芽胞杆菌分泌表达的研究方向,各种新型生物技术的发展必将推进芽胞杆菌在分泌表达领域有更深入的应用。     

多粘类芽胞杆菌SC2基因敲除体系的建立

摘要:【目的】建立多粘类芽胞杆菌SC2 的基因敲除体系。【方法】利用电转化把温敏型自杀质粒pRN5101导入到多粘类芽胞杆菌SC2中。采用基因重组技术敲除SC2 中的多粘菌素基因E(pmxE),得到突变株SC2-E。利用抗细菌性能检测和高效液相色谱分析合成多粘菌素的能力,来证实pmxE基因是否被敲除。【结果】成功构建了多粘类芽胞杆菌SC2 的基因敲除体系。pRN5101转入SC2后能够在28℃复制,39℃自杀。突变株失去了合成多粘菌素的能力,成功敲除pmxE基因,验证了此体系的可用性。【结论】首次构建了多粘类芽胞杆菌的基因敲除体系,拓展了pRN5101的使用范围,为研究多粘类芽胞杆菌的基因功能提供了高效的遗传操作工具。     

电脉冲穿孔法将几丁质酶基因导入巨大芽胞杆菌

为了探索适宜于巨大芽胞杆菌电脉冲转化条件,将带有沙雷氏菌几丁质酶编码基因的穿梭质粒转化到植病生防菌—巨大芽胞杆菌B1301中。以芽胞杆菌B1301对数期细胞为感受态细胞,采用不同的电击转化条件进行转化,通过转化率和几丁质酶活性表达认为巨大芽胞杆菌的最佳电击转化条件为电压1000 V/mm,电容25μF,电阻400Ω,转化率为9.6×104/μg质粒,几丁质酶活性表达的菌株几率为41.67%。     

PlcR在炭疽芽胞杆菌A16R中的功能研究

炭疽芽胞杆菌(Bacillus anthracis)、蜡样芽胞杆菌(B. cereus)和苏云金芽胞杆菌(B. thuringiensis)均属于蜡样芽胞杆菌群,在遗传学上有很高的相似性。PlcR (Phospholipase C regulator)在蜡样芽胞杆菌中是十分重要的调控因子,但plcR基因在炭疽芽胞杆菌中发生一个无义突变导致在炭疽芽胞杆菌中产生一个截短PlcR蛋白。为了研究plcR基因对炭疽芽胞杆菌功能的影响,文章以蜡样芽胞杆菌CMCC6330基因组为模板,构建重组表达质粒pBE2A-plcR后导入炭疽芽胞杆菌疫苗株A16R中获得重组菌株,对其进行表型分析。结果显示,炭疽芽胞杆菌重组菌株的溶血活性基本没有恢复,但恢复了部分神经鞘磷脂酶活性,表明将蜡样芽胞杆菌的plcR基因导入炭疽芽胞杆菌后,可以直接激活神经鞘磷脂酶活性。     

芽胞形成相关基因缺失对解淀粉芽胞杆菌生物量及胞外酶表达的影响

解淀粉芽胞杆菌作为公认的安全生产宿主菌(GRAS),在高效表达异源蛋白方面具有巨大的发展潜力和应用前景.本研究以解淀粉芽胞杆菌TCCC111018为出发菌株,通过敲除芽胞形成相关基因(spo0A,sigF和sigE),构建了一系列突变菌株(BA△spo0A,BA△sigF,BA△sigE),并对突变株生物量和胞外酶表达...     

芽胞杆菌分类与应用研究进展

芽胞杆菌是一类产生具有抗逆特性芽胞的重要微生物资源,研究其分类地位对挖掘和利用芽胞杆菌功能菌株具有重要科学意义。基于基因组学的多相分类法,使得芽胞杆菌分类地位更加精确。截至2016年6月,全世界芽胞杆菌种类达813种,来自于5个科,即芽胞杆菌科、脂环酸芽胞杆菌科、类芽胞杆菌科、动球菌科、芽胞乳杆菌科,74个属。中国芽胞杆菌研究从2004年开始发表新种,目前,中国学者发表中国分离的芽胞杆菌新种达176种。本文就当前芽胞杆菌主要分类鉴定方法及应用进展进行了描述,希望为国内外芽胞杆菌同行研究者提供一定的帮助。     

芽胞杆菌高效分泌表达异源蛋白的研究进展

外泌蛋白易于分离纯化,有利于以较低的生产成本获得大量的目标蛋白,因此分泌表达是一种理想的外源基因的表达方式。芽胞杆菌由于其具有较好的分泌能力,被认为是一种理想的表达外源基因的宿主。到目前为止已有大量来源于不同生物的外源基因在芽胞杆菌中实现了高效分泌表达。但是芽胞杆菌的分泌表达系统仍然存在很多问题,如对某些目的蛋白的分泌量低等,限制了其作为“细胞工厂”生产目标蛋白的应用。综述了芽胞杆菌的外泌系统,分析了芽胞杆菌分泌蛋白过程中的限制因素,并总结了相关的解决方案。     

鸡肠源芽胞杆菌的分离、鉴定和抗菌活性

从人工饲养的健康三黄肉鸡的盲肠和大肠中分离出10株芽胞杆菌,对其进行菌落形态观察、革兰染色、芽胞染色和生理生化特性鉴定,确定为枯草芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌、蜡状芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌、球形芽胞杆菌、短小芽胞杆菌、凝结芽胞杆菌。同时测定了它们对动物病原性大肠埃希菌和链球菌的抑菌活性。其中有9株芽胞杆菌对大肠埃希菌有抑制作用,8株芽胞杆菌对链球菌有抑制作用。结果表明芽胞杆菌分离株Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8具有作为益生菌开发的潜力。     

益生芽胞杆菌肠道微生态学研究进展

芽胞杆菌作为微生态制剂的一种重要来源细菌,在维护人和动物肠道健康、促进微生态平衡方面起着重要的作用。但是对于益生芽胞杆菌的作用机制却知之甚少。近年来,人们对芽胞杆菌在肠道微生物调控方面做了大量的基础研究,随着芽胞杆菌肠道分子微生态学研究的不断深入,人们发现芽胞杆菌的芽孢能够在体内迅速萌发增殖,从而起到免疫促进、改善肠道菌群以及相关的代谢酶活性等生理作用。本文从芽胞杆菌在胃肠道中的分布与定植、芽胞杆菌在胃肠道中的增殖以及芽胞杆菌与肠道菌群之间的关系等三个方面综述了益生芽胞杆菌对肠道微生态的调控作用的最新研究进展,为指导芽胞杆菌作为微生态制剂机制研究和应用提供一定的理论参考。     

苏云金芽胞杆菌HD-73菌株sigE基因敲除突变株的构建与特点

SigE因子是芽胞杆菌芽胞形成过程中起重要作用的sigma因子,它控制着众多芽胞形成相关基因的表达.在苏云金芽胞杆菌中,Cryl等杀虫晶体蛋白的表达也受SigE因子的控制.本研究利用同源重组技术构建了苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种标准菌株HD-73 sigE缺失突变株.研究表明:突变株衰亡期提前,丧失了形成芽胞和晶体的能力:cryIAa指导的β-半乳糖苷酶活性分析表明sigE基因对crylAa基因的转录有较大影响.利用载体pHT315携带sigE所在操纵子spoIIG及其启动子序列在突变株中表达,使突变株恢复了产生芽胞和形成杀虫晶体的能力,生长基本恢复正常,这些结果表明SigE因子是Bt库斯塔克亚种菌株产生芽胞和形成晶体所必需的.     

芽胞杆菌发酵产2,3-丁二醇的研究进展及展望

综述了近年来利用芽胞杆菌生产2,3-丁二醇(2,3-BD)的研究进展,包括生产菌株的筛选、影响芽胞杆菌发酵2,3-丁二醇的因素、芽胞杆菌2,3-丁二醇代谢途径及调控等方面,并对其研究方向进行了展望。     

枯草芽胞杆菌蛋白质表达分泌系统发展及展望

枯草芽胞杆菌作为革兰阳性模式菌株是基础研究和工业应用的常用宿主细胞。介绍了枯草芽胞杆菌中蛋白合成和分泌过程中的重要步骤及重要调控位点。在枯草芽胞杆菌蛋白表达及分泌系统中,可以针对目标基因在体内的转录、翻译、折叠、转运和菌株改造等方面对表达分泌系统进行优化改良,针对不同的目标蛋白,可进行不同优化模块的组装和拼搭,以达到针对目标蛋白产物定制化地提高产量和分泌量的目的。在未来,随着基因编辑和合成生物技术的发展,菌株改良策略的不断优化,枯草芽胞杆菌将会在工业生产蛋白质制品领域发挥更大的应用价值。     

感受态还是芽胞？细胞命运决定的遗传调控网络

枯草芽胞杆菌作为一般认为安全(GRAS,Generally recognized as safe)菌株,被广泛应用于饲料、食品、生物防治等领域,同时,枯草芽胞杆菌作为表达宿主在工业酶的应用中扮演重要角色。然而,低效的芽胞形成率与感受态效率极大限制了枯草芽胞杆菌的应用潜力。尽管已有大量关于芽胞形成与感受态形成的分子遗传机制的研究报道,但是通过遗传改造提高枯草芽胞杆菌芽胞形成率与感受态效率的研究报道并不多。可能的原因是芽胞形成与感受态形成作为枯草芽胞杆菌生长后期两个主要的发育事件,受胞内复杂的遗传调控机制操纵,且两个遗传通路之间存在相互调控关系,对遗传改造工作形成挑战。随着基因工程与代谢工程研究的不断发展,积累了大量关于细胞生长、代谢与发育等方面的遗传信息,通过综合这些遗传信息构建细胞遗传调控网络,用于指导生产实践,已经成为当前研究的热点之一。基于此,本文简要概述了枯草芽胞杆菌芽胞形成和感受态形成的遗传通路,初步探讨了芽胞形成与感受态形成之间的遗传调控网络,及细胞在生长后期的遗传决定机制,并讨论了该遗传调控网络对枯草芽孢杆菌及其近缘种应用研究的指导作用。     

小碎斑鱼蛉幼虫肠道细菌分离及鉴定研究

目的从微生态学角度研究小碎斑鱼蛉幼虫的营养生理活动。方法从小碎斑鱼蛉幼虫肠道环境中进行分离、纯化和培养,获得3个细菌菌株,对其菌体形态、染色反应、培养性状和生理生化反应进行系统研究。结果上述3个菌株均属于芽胞杆菌属(Bacillus),1号菌株为巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium),2号菌株为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis),3号菌株为地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)。结论小碎斑鱼蛉幼虫肠道环境中的不同细菌,其数量存在明显差异。     

野生东亚钳蝎消化道可培养细菌的分离鉴定、耐药性及产消化酶活性

目的 分离东亚钳蝎消化道中的可培养细菌,并研究其产消化酶活性和耐药性,探讨消化道细菌对东亚钳蝎消化食物的影响。 方法 野生东亚钳蝎采用传统细菌分离培养方法分离其消化道内可培养细菌,利用16S rRNA序列进行细菌的分子鉴定;利用平板透明圈法测定可培养细菌产淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶等消化酶的活性;采用药敏纸片扩散法进行消化道可培养细菌的药敏试验。 结果 在东亚钳蝎消化道中共分离到4个属10种细菌,其中芽胞杆菌属7种,分别为蛋白水解芽胞杆菌、解淀粉芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌、婴儿芽胞杆菌和长形赖氨酸芽胞杆菌;葡萄球菌属、纤维微菌属和短波单胞菌属各1株,分别为松鼠葡萄球菌、纤维化纤维微细菌和泡囊短波单胞菌。对10种细菌的产消化酶活性分析表明,8种细菌有产消化酶活性,占细菌总数的80%;5种细菌有产蛋白酶活性,分别为蛋白水解芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌、松鼠葡萄球菌和纤维化纤维微细菌;7种细菌有产淀粉酶活性,分别为蛋白水解芽胞杆菌、解淀粉芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌、松鼠葡萄球菌和婴儿芽胞杆菌;未筛选到产纤维素酶和脂肪酶活性的细菌;蛋白水解芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌和松鼠葡萄球菌可同时产2种消化酶。在药敏试验中,8种细菌对多粘菌素B耐药,5种细菌对四环素耐药,3种细菌对万古霉素耐药。 结论 东亚钳蝎消化道中可培养细菌的组成相对单一,多数细菌有分泌淀粉酶和蛋白酶的功能,说明东亚钳蝎消化道中的细菌可能有协助其进行食物消化的功能。消化道细菌对抗生素多表现为敏感,推测其生存环境中抗生素的污染较少,同时在对东亚钳蝎人工饲养的场所进行消毒时,要谨慎选择抗生素,防止抗生素使用不当致使东亚钳蝎肠道菌群紊乱引起疾病。     

蛋白激发子PeaT1在枯草芽胞杆菌中的分泌表达及重组菌株提高小麦抗旱和促生的作用

PeaT1是从极细链格孢菌Alternaria tenuissima中分离的一种蛋白激发子,具有促进植物生长和诱导植物产生系统获得抗性的功能,为了实现peaT1基因在枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis中的分泌表达,增加其应用途径,从枯草芽胞杆菌基因组DNA中分别扩增获得P43启动子和nprB基因的信号肽序列,并用SOE (Splicing by over lapping extension) 方法与peaT1基因连接,将连接产物克隆到大肠杆菌-枯草芽胞杆菌穿梭表达载体pHY300-PLK上,构建了重组表达载体pHY43N-peaT1。将重组载体转化枯草芽胞杆菌WB800菌株,SDS-PAGE和Western blotting分析证实,在NprB信号肽的引导下,枯草芽胞杆菌成功分泌表达了PeaT1蛋白。构建的重组菌株能够显著增强幼苗抗旱性,提高小麦株高。     

苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白基因vip3A在枯草芽胞杆菌中的表达

枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis常被用于表达杀虫和抗菌蛋白.为了探讨苏云金芽胞杆菌B. thuringiensis营养期杀虫蛋白基因（vip3A）在枯草芽胞杆菌中的表达情况,促进杀虫防病工程菌构建,将枯草芽胞杆菌168菌株核糖体小亚基S4蛋白基因的启动子与苏云金芽胞杆菌WB7菌株vip3A基因的编码序列连接,插入大肠杆菌Escherichia coli与枯草芽胞杆菌穿梭载体pAD123,得到重组原核表达质粒pADpvip,将重组质粒转化枯草芽胞杆菌标准菌株168和分离自辣椒体内的生防内生枯草芽胞杆菌BS-2菌株中,获得工程菌株.SDS-PAGE分析表明在枯草芽胞杆菌168菌株的部分工程菌株中有约88 kDa大小的VIP条带,而BS-2的工程菌株中未见相应的条带,表明Vip3A蛋白仅在168菌株中表达.生物测定表明有5株168的工程菌株（168vip1-4,6）表现较高的杀虫活性,工程菌株发酵稀释液（约10⁷CFU/mL）处理的小白菜叶片饲喂斜纹夜蛾2龄幼虫72 h的杀虫效果可达87.64%~92.13%,但vip3A基因转入内生枯草芽胞杆菌BS-2中不表现杀虫作用.毒力测定表明168vip2菌株对斜纹夜蛾2龄幼虫72 h的LC₅₀为0.0194 mL/mL.这些结果为进一步研究基因在枯草芽胞杆菌中的表达构建杀虫防病工程菌打下了基础.     

龟纹瓢虫四虫态肠道细菌分离及鉴定

目的通过对龟纹瓢虫四个虫态肠道菌群研究,探讨其营养生理,为改良龟纹瓢虫人工饲料,大量扩繁天敌昆虫奠定基础。方法按照传统的分离方法从龟纹瓢虫瓢卵、幼虫、蛹及雌成虫或肠道内分离15个不同菌株,对其染色反应、培养性状,菌体形态和生理生化性状进行系统研究。结果从龟纹瓢虫卵内分离鉴定出短芽胞杆菌（Bacillus brevis）、球性芽胞杆菌（Bacillus sphaericus）、棍状杆菌属（Clavibacter）和一种未知分类地位的菌;幼虫肠道内分离鉴定柠檬酸杆菌属（Citrob acter）、短状杆菌属（Brachybacterium）、微杆菌属（Microbacterium）、皮杆菌属（Dermabacter）、浸麻芽胞杆菌属（Bacillus macerans）、纤维单胞菌属（Cellulomonas）;蛹肠道分离鉴定出短芽胞杆菌（Bacillus brevis）、蜡状芽胞杆菌（Bacillus cereus）、微杆菌属（Microbacterium）、不动杆菌属（Acinetobacter）;成虫肠道分离鉴定出短芽胞杆菌（Bacillus brevis）、球性芽胞杆菌（Bacillus sphaericus）、柠檬酸杆菌属（Citrob acter）、不动杆菌属（Acinetobacter）、地衣芽胞杆菌（Bacillus licheniformis）、凝结芽胞杆菌（Bacillus coagulans）和巨大芽胞杆菌（Bacillusmegaterium）。结论不同虫态龟纹瓢虫肠道中细菌种类不同,为进一步研究适合龟纹瓢虫不同时期生长和繁殖的人工饲料的配比提供了依据。     

枯草芽胞杆菌基因组删减对异源酶表达影响的研究进展

枯草芽胞杆菌作为一种遗传背景清晰、基因编辑成熟的革兰氏阳性菌,是多种重要工业酶的生产宿主.随着转录组、蛋白质组、代谢组等多组学测序和分析技术的发展,通过合理设计简化枯草芽胞杆菌基因组,减少细胞内冗余的调控和代谢网络,使得细胞更精简且便于控制,展现出了枯草芽胞杆菌作为异源酶表达宿主细胞的应用潜力.本文简要综述了枯草芽胞杆...     

地衣芽胞杆菌在植物病害生物防治中的应用

随着对地衣芽胞杆菌研究的不断深入和其杀虫、抗菌、生物降解等多种生物学活性的发现,地衣芽胞杆菌被认为是芽胞杆菌属中最具有生物防治应用价值的菌种之一。本文论述了地衣芽胞杆菌的生物学特性及其防治植物病害的四种主要作用机制,包括竞争、分泌抗菌物质、诱导植物系统抗性和促进植物生长;介绍了地衣芽胞杆菌在水稻、棉花、番茄、芒果、辣椒等多种大田作物和经济果蔬上的应用现状和生物防治效果;并讨论了其在生防应用过程中存在的主要问题,为今后地衣芽胞杆菌在生物防治方面的研究提供理论依据和应用参考。