双启动子促进亮氨酸脱氢酶在Bacillus subtilis中表达及发酵研究

为了促进亮氨酸脱氢酶在Bacillus subtilis中高效表达,采取在质粒pMA5自带的启动子P_(HpaⅡ)之后分别添加诱导型和组成型启动子,考察双启动子对酶表达的影响。选取2种诱导型启动子(P_(grac)、P_(gl-M1))和4种组成型启动子(P_(43)、P_(laps)、P_(HpaⅡ)、P_(amyQ))进行构建表达,其中组成型启动子P_(amyQ)与P_(HpaⅡ)构成的双启动子效果最好,有效地将胞外活性提高到31. 24U/ml,是单启动子PHpaⅡ的3. 4倍。在以上最优双启动子的基础上分别融合Sec途径和Tat途径的4种信号肽,但信号肽与双启动子共同作用并没有获得更高的酶活性。选用酶活最高的双启动子突变菌株Bacillus subtilis168/pW6(P_(HpaⅡ)-P_(amyQ))进行7. 5L发酵罐补料发酵产酶研究,LeuDH酶活达到217. 96U/ml,是摇瓶水平的6. 97倍,对工业上产亮氨酸脱氢酶有一定参考价值。     

重组Bacillus subtilis产B.stearothermophilus环糊精葡萄糖基转移酶的发酵优化

利用本研究室已构建的重组菌Bacillus subtilis/pBSMuL3-α/β-CGTase对产B.stearothermophilus环糊精葡萄糖基转移酶的发酵产酶进行了优化,考察了培养基中重要成分:碳源、有机氮源、无机氮源、有机与无机氮源质量比、碳源与氮质量比、金属离子种类等单因素对该重组菌产α/β-CGTase的影响,并采用正交实验对发酵培养基进行优化,对优化结果分析可知,重组菌B.subtilis/pBSMuL3-α/β-CGTase发酵产α/β-CGTase的最优培养基成本为:葡萄糖5 g/L,氮源(鱼骨蛋白胨∶NH4Cl=3∶1)25 g/L,1 mmol/L Mg^2+。在最优条件下发酵培养,α/β-CGTase的酶活由原来TB发酵培养基的9.20 U/mL提高至20.32 U/mL,是优化前酶活的2.2倍,为α/β-环糊精葡萄糖基转移酶的工业应用提供了理论支持。     

产青霉素酶枯草芽孢杆菌发酵条件的优化

目的:对一株产青霉素酶的重组枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis DB104/pWB-pemp)的摇瓶发酵条件进行优化.方法:利用单因素实验及正交实验等方法考查重组菌摇瓶发酵条件,研究不同浓度的碳源、氮源、金属离子、磷酸盐及不同pH、接种量、装液量和温度等条件对产青霉素酶的影响.结果:重组菌株摇瓶最适发酵条件为pH 7.0、接种量3％、装液量14％、发酵温度37℃,培养基成分为2％蔗糖、3.5％酵母膏、0.1mmol/L镁离子、0.4％磷酸盐.结论:最优条件下,发酵36h,产酶活力达到2227.8U/mL,为先前研究结果(1 580 U/mL)的1.41倍,为重组菌的大规模发酵生产奠定了基础.     

Bacillus clarkii 7364 γ-环糊精葡萄糖基转移酶的可溶性表达及其催化特性分析

按照大肠杆菌偏爱密码子对Bacillus clarkii 7364来源的γ-环糊精葡萄糖基转移酶(γ-CGTase)进行优化,构建γ-CGTase原核表达菌株,摸索γ-CGTase的可溶性表达条件及纯化条件,并对其催化特性进行研究。结果表明:在28℃条件下实现了γ-CGTase的高效可溶性表达,可溶性蛋白占总蛋白表达量的63%,酶活可达3 830 U/mL。经(NH4)2SO4沉淀和α-CD-Sepharose 6B亲和柱纯化后,酶蛋白纯化了12.97倍,酶收率20.31%。使用该酶对木薯淀粉进行转化,转化产物中γ-环糊精(γ-CD)的比例可达90.9%,几乎无α-环糊精(α-CD),与天然酶的79%相比提高了15%。将该基因工程菌在20 L发酵罐中发酵,10 h后酶活达到4 375 U/mL,证实了其工业化放大的可能。该酶具有非常高的转化专一性,有非常好的工业化前景。     

碱性果胶酶高产菌株的构建和高密度发酵

碱性果胶酶可用于苎麻脱胶和棉织物前处理的精练工艺,与传统的高温碱煮相比,具有保护纤维、降低能耗和化学污染的优势,因此获得高表达的碱性果胶酶基因工程菌,低成本生产碱性果胶酶对于纺织工业节能减排具有重要的意义。前期研究工作已经将来源于枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 168的碱性果胶酶基因pel经过密码子优化后在毕赤酵母Pichia pastoris GS115中成功表达。本研究为了提高其表达量,首先利用启动子和信号肽都优化的载体pHBM905BDM进行表达,摇瓶酶活从68 U/mL增加到100 U/mL,qPCR检测转录水平提高了27%。再利用果胶底物平板筛选水解圈大的转化子进行摇瓶发酵获得菌株GS115-pHBM905BDM-pels4,摇瓶酶活为536 U/mL。随后构建重组质粒pPIC9K-pels,电转化菌株GS115-pHBM905BDM-pels4,利用抗生素G418平板进行筛选,在含4 mg/mL的G418抗性平板上得到菌株GS115-pHBM905BDM-pPIC9K-pels1,摇瓶酶活为770 U/mL,qPCR测定含7个拷贝目的基因。最后将该菌株在5 L的发酵罐中进行高密度发酵,果胶酶酶活提高至2 271 U/mL。该碱性果胶酶酶活已达到目前酵母表达的最高水平,说明其具有很好的应用于纺织工业的潜力。     

重组巴斯德毕赤酵母产米根霉α-淀粉酶发酵条件的研究

为了提高重组菌的淀粉酶表达量,以可分泌表达米根霉α-淀粉酶的甲醇快速利用型巴斯德毕赤酵母重组菌为基础,采用摇瓶发酵方式对影响重组菌表达淀粉酶的多个因素进行了研究和优化。摇瓶发酵条件确定为:温度为30℃,pH值为6.0,接种量为2.0(OD_(600)),甲醇补加方式采用前72 h发酵时间内每隔12h添加至终浓度为1.0%,72 h以后每隔24 h添加至终浓度为1.0%,在此条件下获得的淀粉酶最高表达量为47.5 U/mL,且在无机盐培养基中和有机氮源培养基中获得的淀粉酶发酵单位相当。以摇瓶发酵数据为基础确定15 L发酵罐放大实验条件为:无机盐培养基,温度为30℃,pH值为6.0,接种量为10%,甲醇流加方式采用DO—Start法控制,在此发酵条件下获得的淀粉酶表达量为440 U/mL,约为摇瓶发酵方式获得的淀粉酶表达量的9倍。     

淀粉液化芽孢杆菌β1-1,3-1,4-葡聚糖酶基因的克隆及表达

为了比较不同的表达系统对β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bgl)的效果,本研究将高产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的淀粉液化芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens BS5582的bgl基因(GenBank Accession No.EU623974)克隆到3种不同的质粒载体中,即构建pEGX-4T-1-bgl、pET20b(+)-bgl和pET28a(+)-bgl重组质粒.比较了pEGX-4T-1-bgl,在不同Escherichia coli宿主中表达效果,以及pET20b(+)-bgl和pET28a(+)-bgl在E coli BL21(DE3)中的表达效果.结果表明,E. coli BL21(DE3)-pET28a(+)-bgl能够表达最高的重组β-1,3-1,4-葡聚糖酶酶活,其总酶活可达(322.0±8.8)U/mL,是出发菌在最适摇瓶发酵条件下产酶活的40.1%.对该重组菌的产酶条件进行了分析,结合IPTG和乳糖协同的诱导作用,在基础产酶培养基中产最高总酶活为(1883.3±45.8)U/mL,表明其具有良好的工业应用价值.     

淀粉液化芽孢杆菌b-1,3-1,4-葡聚糖酶基因的克隆及表达的优化

为了比较不同的表达系统对β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bgl)的效果,本研究将高产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的淀粉液化芽孢杆菌Bacillus amylolique faciens BS5582的bgl基因(GenBank Accession No.EU623974)克隆到3种不同的质粒载体中,即构建pEGX-4T-1-bgl、pET20b(+)-bgl和pET28a(+)-bgl重组质粒。比较了pEGX-4T-1-bgl在不同Escherichiacoli宿主中表达效果,以及pET20b(+)-bgl和pET28a(+)-bgl在E.coliBL21(DE3)中的表达效果。结果表明,E.coliBL21(DE3)-pET28a(+)-bgl能够表达最高的重组β-1,3-1,4-葡聚糖酶酶活,其总酶活可达(322.0±8.8)U/mL,是出发菌在最适摇瓶发酵条件下产酶活的40.1%。对该重组菌的产酶条件进行了分析,结合IPTG和乳糖协同的诱导作用,在基础产酶培养基中产最高总酶活为(1883.3±45.8)U/mL,表明其具有良好的工业应用价值。     

重组β-环糊精葡萄糖基转移酶生产β-环糊精的工艺条件优化

将来自于Bacillus circulans 251的β-CGTase编码基因克隆到表达载体pET-20b(+),转化Escherichia coli BL21(DE3)。经酶活检测培养基上清中的β-CGTase酶活为20 U/mL。对酶转化淀粉生成β-环糊精的反应条件进行了优化,结果表明,当底物马铃薯淀粉浓度15%,反应初始pH5.5,温度30℃,加酶量10 U/g干淀粉,环己烷浓度2.5%-5%(V/V),转化周期24 h,β-环糊精转化率达到最高值75.3%,是国内外报道的酶法生产β-环糊精的最高水平。     

来源于软化芽孢杆菌的环糊精葡萄糖基转移酶在毕赤酵母和枯草杆菌中的表达

通过PCR扩增软化芽孢杆菌α-CGT酶基因,将基因片段分别克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K和大肠杆菌-枯草杆菌穿梭载体pMA5中,分别转化毕赤酵母KM71和枯草杆菌WB600。结果表明,重组毕赤酵母发酵上清液中α-CGT酶活性仅0.2U/mL,重组枯草杆菌产酶达到1.9U/mL。对重组枯草杆菌发酵条件进行了优化,当以TB为出发培养基,初始pH6.5,温度为37oC时,摇瓶培养24h后α-CGT酶环化活性达到4.5U/mL(水解活性为3200IU/mL),是野生菌株软化芽孢杆菌表达量的9.8倍。     

碱性果胶裂解酶摇瓶发酵条件的研究

利用碱性果胶裂解酶生产菌株Bacillus subtilis WSH02-02进行摇瓶发酵优化,确定了最适种子斜面培养基、种子摇瓶培养基和发酵摇瓶培养基等培养条件,经14h的摇瓶发酵,酶活最高达到8．29U／mL。     

两株高产纤维素酶细菌的筛选、鉴定及酶学特性

从腐烂枯叶及附近土壤筛选分离得到2株产纤维素酶的菌株。经细菌形态观察、生理生化实验并结合16S rRNA序列分析,将其初步鉴定为地衣芽孢杆菌CT1(Bacillus licheniformis CT1)和枯草芽孢杆菌CM2(Bacillus subtilis CM2)。经摇瓶发酵,测定其CMCase、FPA酶活力,结果表明CT1和CM2在液体摇瓶培养4 d后的CMC酶活最大,分别可达163.3 U/mL和167.17 U/mL;CT1摇瓶培养2 d后,FPA酶活达到了211.17 U/mL,CM2摇瓶培养3 d后,FPA酶活为207.83 U/mL。进行不同碳源对菌株产酶能力影响的试验,并通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、银染后初步分析纤维素酶谱条带,发现菌株对不同来源纤维素的降解能力及产纤维素酶的种类均有所不同。     

溶氧对Blakeslea trispora分批发酵生产β-胡萝卜素的影响

在摇瓶和5 L发酵罐中研究了溶氧 (DO) 对Blakeslea trispora分批发酵生产β-胡萝卜素的影响,总结了5 L发酵罐中β-胡萝卜素发酵过程中溶氧的变化规律.结果表明,当500 mL摇瓶装液量为50 mL,转速为240 r/min条件下发酵生产β-胡萝卜素产量最大,达到3.416 g/L; 5 L发酵罐中,在搅拌转速为1 000 r/min,通气量为1.5 vvm的条件下,β-胡萝卜素的产量可达到3.712 g/L,略高于摇瓶,这可能是由于5 L发酵罐中的气液传递和混合状况好于摇瓶,促进了产物的合成.     

优化Bacillus subtilis对异源β-1,4-内切木聚糖酶分泌表达的研究

[目的] 基于信号肽和信号肽酶在分泌系统中的重要作用,探索短小芽孢杆菌来源中性β-1,4-内切木聚糖酶在Bacillus subtilis中的重组分泌表达与优化。[方法] 首先,从短小芽孢杆菌基因组DNA中扩增β-1,4-内切木聚糖酶全长基因,连接到pWB980载体P₄₃启动子下游,转化B.subtilis WB800构建重组菌NZ-X。之后,构建信号肽筛选载体,对23个从B.subtilis 168基因组DNA中扩增得到的信号肽进行筛选。最后,以B.subtilis WB800的xynA基因为整合位点,分别整合过表达SipS和SipT两个主要信号肽酶,考察其对融合不同信号肽异源蛋白分泌的影响。[结果] 重组菌NZ-X成功实现β-1,4-内切木聚糖酶的分泌表达,摇瓶发酵上清液酶活为5.33 U/mL,信号肽筛选结果发现YlaE、YfhK、EglS、YqxI、YpjP信号肽与β-1,4-内切木聚糖酶契合度较高,对应酶活依次为7.15、6.69、6.36、6.32、6.18 U/mL,其中SipS信号肽酶对融合YfhK信号肽的β-1,4-内切木聚糖酶的分泌促进作用最大,摇瓶发酵上清液酶活提高到10.64 U/mL,为NZ-X的1.99倍。[结论] 信号肽优化与信号肽酶过表达联用可有效提高B.subtilis中异源蛋白的分泌表达量。     

Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909麦芽寡糖基海藻糖合成酶在Bacillus subtilis中的重组表达和发酵优化

为实现Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909来源的麦芽寡糖基海藻糖合成酶(MTSase)基因tre Y在枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中的重组表达,以质粒p ET-24a(+)-tre Y为模板PCR扩增得到目的基因,并与表达载体pHY300PLK连接,转入表达宿主Bacillus subtilis CCTCC M 2016536中,重组菌在TB培养基中培养48 h后MTSase酶活达到17.5 U/m L;在此基础上对重组菌发酵条件进行优化,通过单因素实验(氮源种类、氮源复配、氮源浓度、碳源种类、葡萄糖浓度、初始pH、诱导温度)和正交实验(氮源浓度、葡萄糖浓度、初始pH、诱导温度)确定其摇瓶发酵产酶的最适培养基和培养条件为:氮源(工业蛋白胨∶棉籽粉=3∶1)48.0 g/L、葡萄糖为10.0 g/L、培养基初始pH为7.0,最适培养温度为30℃;在此条件下,MTSase的酶活可达41.5 U/m L,是优化前的2.4倍。     

枯草芽胞杆菌甘露聚糖酶发酵条件优化

旨在以枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis J为生产菌株,发酵生产β-甘露聚糖酶,通过优化产酶条件,以达到提高β-甘露聚糖酶产量的目的。利用DNS比色法检测β-甘露聚糖酶活力,采用单因素试验,研究碳氮源种类及碳氮源浓度、温度、pH、接种量和装液量对菌株Bacillus subtilis J发酵产β-甘露聚糖酶的影响,结合响应面试验设计确定菌株Bacillus subtilis J发酵产甘露聚糖酶的最优发酵培养条件。单因素试验和响应面试验得到最优的发酵条件为魔芋粉28 g/L,胰蛋白胨21 g/L,K₂HPO₄ 6 g/L,MgSO₄·7H₂O 1 g/L,温度31℃,pH值8.5,接种量1%(体积分数),装液量50 mL/250 mL,发酵周期24 h。利用优化后的培养基生产β-甘露聚糖酶,其酶活力达到84.38 U/mL,是初始发酵培养基产酶活力的3.36倍。通过对发酵条件的优化,大幅度提高了β-甘露聚糖酶的产量,为其工业生产提供参考。     

用pGAP启动子在P.pastoris中组成型表达cbhⅡ基因

用套叠PCR法扩增木霉的cbh Ⅱ基因,以EcoR I和Not I双酶切将其克隆进P.pastoris表达载体pGAP9K,获得重组表达质粒pGAP-cbh Ⅱ。通过电转法将其cbhⅡ基因重组于P.pastoris基因组,筛选高G418抗性的克隆作为工程菌。用葡萄糖作为碳源摇瓶发酵3 d,分泌的重组蛋白CBHⅡ达到50 mg/L。用CMC酶活法测定发酵液中的CMC酶活力为2.05 U/mL。     

一株产几丁质酶菌株的筛选及其产酶条件的研究

采用平板透明圈法从土壤中分离筛选到一株产几丁质酶放线菌株L12,用250mL摇瓶发酵初筛和复筛,酶活力为0.63U/mL。通过产酶条件实验,初步确定了该菌株较适产酶培养基和摇瓶发酵条件。条件优化后,30℃、250mL摇瓶发酵48h,几丁质酶活力达到1.06U/mL。     

β-葡萄糖苷酶与透明颤菌血红蛋白在大肠杆菌中的共表达

为解决大肠杆菌高密度发酵生产β-葡萄糖苷酶过程中溶氧不足的问题,分别采用双顺反子和T7启动子系统在Escherichia coli中引入透明颤菌血红蛋白(VHb)以改善溶氧的利用、提高菌体的生物量,进而增加β-葡萄糖苷酶的产量。以双顺反子形式诱导表达VHb时,在摇瓶低溶解氧条件下的最高生物量达到4.24±0.29(OD_(600)),与无VHb表达的对照组相比提高了35.03%,同时β-葡萄糖苷酶发酵酶活达到了(9.78±0.55)U/m L,比对照组提高了25.38%。在3 L发酵罐中使用双顺反子形式共表达VHb时,β-葡萄糖苷酶发酵总酶活达到141.23 U/m L,与无VHb表达的对照相比提高了35.57%。以T7启动子对VHb进行表达后,在摇瓶和发酵罐中β-葡萄糖苷酶的发酵酶活均低于对照组。这些结果表明,在大肠杆菌中以双顺反子形式共表达β-葡萄糖苷酶和VHb能够提升菌体对低溶氧的耐受能力,提高菌体生物量和β-葡萄糖苷酶的产量。     

解淀粉芽孢杆菌中温α-淀粉酶基因的克隆、表达与酶学性质分析

以中温α-淀粉酶生产菌株Bacillus amyloliquefaciens M23基因组DNA为模板。PCR扩增得到了2．0kb α-淀粉酶基因全长序列。该基因由上游启动子220bp,结构基因1544bp和终止序列320bp构成。将无信号肽的α-淀粉酶结构基因amyQ,克隆入表达载体pET28a,转化E．coli BL21（DE3）,经诱导,测定α-淀粉酶活性。结果表明：α-淀粉酶基因amyQ获得了活性表达,酶活力为2．297U／mL,SDS-PAGE电泳结果显示出分子量约为58kDa特异性蛋白质条带。酶学性质分析表明,重组α-淀粉酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为6．5,在60℃保温15min保持85％以上活性,超过15min,酶迅速失活,在pH5．5～10．0环境下稳定。水解产物分析表明：淀粉水解终产物主要为麦芽寡糖和糊精和少量葡萄糖。