肝素C5异构酶的表达优化及分子改造

肝素和硫酸乙酰肝素是一类应用于临床抗凝血的糖胺聚糖。肝素葡萄糖醛酸C5异构酶(Heparosan-N-sulfate-glucuronate 5-epimerase,C5,EC 5.1.3.17) 是肝素和硫酸乙酰肝素合成过程中重要的修饰酶,催化N-硫酸化肝素前体 (N-sulfoheparosan) 的D-葡萄糖醛酸 (D-GlcA) 上5号位羧基翻转生成L-艾杜糖醛酸 (L-iduronic acid,L-IdoA)。文中以大肠杆菌Escherichia coli为宿主对斑马鱼来源的肝素葡萄糖醛酸C5异构酶基因Glce进行重组表达优化与分子改造。比较了3种不同的表达载体pET20b(+)、pET28a(+) 和pCold Ⅲ对C5表达的差异情况,其中以嗜冷启动型载体pCold Ⅲ表达酶活最高,达到(1 873.61±5.42) U/L。为了进一步提高C5的可溶表达量,在N端融合促溶标签SET2后,可溶蛋白表达量比对照提高了50%,酶活达到 (2 409.25±6.43) U/L。在此基础上,通过理性设计对底物结合口袋进行定点突变,获得最优突变体 (V153R) 的酶活和比酶活分别为 (5 804.32±5.63) U/L和(145.14±2.33) U/mg,是原始酶的2.41倍和2.28倍。肝素C5异构酶改造与表达优化为酶法催化合成肝素奠定了基础。     

过氧化氢酶基因在大肠杆菌中的克隆表达及发酵优化

利用PCR扩增技术得到枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)过氧化氢酶基因katA,将该基因与表达载体pET-20b(+)连接构建重组质粒,经测序验证后,在大肠杆菌JM109中进行表达得到重组大肠杆菌基因工程菌E.coli BL21(DE3)(pET-20b(+)-katA).SDS-PAGE电泳结果显示出...     

灰色链霉菌胰蛋白酶在变铅青链霉菌中的异源表达及酶学性质分析

胰蛋白酶作为一种重要的丝氨酸蛋白酶被广泛应用于食品、医药和皮革等工业领域.本文成功实现了灰色链霉菌来源的胰蛋白编码基因在变铅青链霉菌中的高效活性表达,并对其酶学性质进行分析比较.以灰色链霉菌ATCC10137基因组为模板,获得胰蛋白酶编码基因sprT并克隆至表达质粒pIJ86,成功构建了重组链霉菌工程菌TK24/pIJ86-sprT.以R2YE和SELF为发酵培养基,最高酶活分别达9.21 U/mL和8.61 U/mL.酶学性质分析表明,和牛胰蛋白酶(BT)相比,重组链霉菌胰蛋白酶(rSGT)的耐酸能力强,具有较广的pH;且rSGT对酰胺键具有更高的特异性;此外,Zn2+和有机溶剂分别对rSGT的酯酶活力和酰胺酶活力具有促进作用;本研究结果为rSGT的性质改造以及工业应用提供了依据.     

添加保护剂促进碱性果胶酶的工业保藏稳定性

保藏稳定性对于商品酶具有重要的实际意义。通过对碱性果胶酶的保护剂进行研究,最终筛选得到最优复合保护剂配方为：Tween201mL／L,六偏磷酸钠1．5g／L,明胶5g／L,甘油5％（口～）,CaCl22g／L;热稳定性提高18倍。此外在常温保藏时,在酶液中添加0．3‰山梨酸钾和0．3‰苯甲酸钠,能有效提高保藏效果,减少酶液染茵、混浊和发臭,最终常温保藏90d后酶活保留率为84．5％,达到工业化保藏的要求。     

枯草芽孢杆菌中高效响应N-乙酰神经氨酸生物传感器的构建

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是公认的食品安全菌株,目前已被用于多种高附加值产品的生物合成,包括被广泛用作营养化学品和药物中间体的N-乙酰神经氨酸(N-acetylneuraminic acid, NeuAc)。响应目标产物的生物传感器被广泛用于代谢工程中的动态调控和高通量筛选等方面,以提高生物合成效率。但是,枯草芽孢杆菌中缺乏可高效响应NeuAc的生物传感器。因此,本文首先测试和优化了能将胞外NeuAc转运进胞内的转运蛋白,获得了一系列具有不同转运能力的菌株,以用于后续响应NeuAc的生物传感器的验证;随后将响应NeuAc的转录因子Bbr_NanR的结合位点插入枯草芽孢杆菌组成型启动子的不同位置,筛选具有活性的杂合启动子;接下来,通过在具有NeuAc转运能力的枯草芽孢杆菌中表达Bbr_NanR,选择能响应NeuAc的杂合启动子,并进一步通过优化Bbr_NanR表达量获得了一系列动态范围广、激活倍数高的生物传感器,其中生物传感器P535-N2能灵敏地响应胞内NeuAc浓度的变化,具有最大的动态范围,为(180–20 245) AU/OD;P566-N2则具有最高的激活倍数,为122倍,是已报道的枯草芽孢杆菌中响应N-乙酰神经氨酸的生物传感器的2倍。本文构建的响应NeuAc的生物传感器可用于高产NeuAc的酶突变体和枯草芽孢杆菌菌株的筛选,为枯草芽孢杆菌生物合成NeuAc提供了高效、灵敏的分析和调控工具。     

产朊假丝酵母发酵生产谷胱甘肽的补料研究

为了实现产朊假丝酵母( Candida utilis WSH02-08)的高密度培养和提高谷胱甘肽 ( glutathione, GSH)产量,在分批发酵研究的基础上,考察了指数速率流加和DO-stat反馈流加对产朊假丝酵母合成GSH的影响.结果表明,采用指数速率流加可获得高细胞密度,但不利于GSH的合成,而采用DO-stat反馈流加较适宜细胞积累GSH.因此,提出并运用了指数速率-DO-stat组合流加策略,即采用指数速率流加实现细胞高密度培养,采用DO-stat反馈流加实现GSH的高积累,细胞量、GSH产量和胞内GSH含量分别为82.5 g/L、1120.6 mg/L和1.46%,实现了高细胞密度和高胞内GSH含量的相对统一.     

碱性淀粉酶的发酵生产及其应用研究进展

碱性淀粉酶是诸多碱性酶中的一种,指的是其最适稳定及反应pH值在碱性范围内,在碱性环境中可以保持稳定且可高效催化降解淀粉。碱性淀粉酶在纺织、洗涤剂、医药、食品等领域具有广泛应用。利用嗜碱微生物可以生产碱性淀粉酶。以下综述了碱性淀粉酶的发酵生产及其应用的研究进展。     

功能膜微域在七烯甲萘醌合成过程中的作用解析

功能膜微域(functional membrane microdomains, FMMs)是细菌细胞质膜上富含脚手架蛋白和聚异戊二烯类物质的结构域,参与细胞生命活动的多个过程。本研究主要聚焦于揭示FMMs与MK-7之间的相关性,并对MK-7合成进行代谢调控。首先,通过荧光标记初步确定FMMs和MK-7在细胞膜上存在相关性;其次通过分析FMMs破坏前后细胞膜上MK-7含量的变化以及细胞膜有序度的变化情况,明确MK-7是FMMs的聚异戊二烯类关键组分;接下来,采用可视化分析探究MK-7合成过程中部分关键酶的亚细胞定位,并通过FloA将胞内游离的途径酶Fni、IspA、HepT和YuxO定位至FMMs中,进而实现MK-7合成途径的区室化,最终成功获得一株高产MK-7的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株BS3AT,摇瓶水平MK-7产量达到300.3 mg/L,3 L发酵罐中MK-7产量为464.2 mg/L。     

基于模式微生物生长特性调控的食品功能因子生物制造研究进展

食品功能因子作为功能性食品制造的基础素材,是食品中真正起生理作用的有效成分,在调节人体机能,改善睡眠和促进生长发育等方面发挥着重要作用.合成生物学作为一种更安全、更健康和绿色可持续的食品获取方式,已经成为推动食品行业发展的重要技术支撑.食品合成生物技术主要通过采用合成生物学技术设计构建食品组分的合成途径,创建具有食品工业应用能力的智能化细胞工厂,大幅提升食品功能因子等高附加值产品的合成效率.目前,以大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌和酿酒酵母等模式微生物作为合成载体,通过对其生长进行精细调控,食品功能因子的生物制造已取得重大进展.本文主要从转运蛋白工程改造提高细胞生长速率、重编程细胞能量代谢和平衡细胞生长与产物合成方面总结了基于模式微生物生长特性调控合成食品功能因子的研究策略和进展,提出了目前所面临的挑战,并对其未来发展做出展望.     

酪氨酸流加方式对重组大肠杆菌发酵生产L-苯丙氨酸的影响

研究了流加浓度对酪氨酸重组大肠杆菌Escherichia coli BR-165(pAP-B03)发酵生产L-苯丙氨酸的影响.结果表明,诱导后L-酪氨酸流加加速了菌体的生长,提高了生产强度,缩短了发酵周期.在流加浓度为75 mg/h时,最大菌体干重达到了40.13 g/L(对照11.48 g/L),生产周期缩短到30 h(对照48 h),生产强度达到1.409 g/h/L(对照0.876 g/h/L).但是L-酪氨酸的流加对L-苯丙氨酸的最终产量没有明显的影响,因此可认为流加酪氨酸是减少发酵时间并提高生产强度的有效方法.本研究获得的酪氨酸流加方式对L-苯丙氨酸的工业化生产具有一定的指导意义.