代谢改造熊蜂生假丝酵母提高酸型槐糖脂产量

【目的】槐糖脂是一类生物表面活性剂,不仅具有常规表面活性剂所具有的增溶、乳化、润湿、发泡、分散、降低表面张力等通用性能,且对环境的耐受性极强。熊蜂生假丝酵母(Starmerella bombicola)能够发酵生产槐糖脂,但槐糖脂具有酸型、内酯型和乙酰化型等不同类型,结构多样,难以分离。本文拟通过代谢工程改造,构建高产酸型槐糖脂的熊蜂生假丝酵母工程菌株。【方法】利用潮霉素抗性基因构建了标记基因重复利用系统Rec-six基因编辑系统,在此基础上将合成内酯型槐糖脂的关键基因——内酯酶基因SBLE敲除获得一株只产酸型槐糖脂的工程菌株Δsble,进一步同源过量表达葡萄糖基转移酶基因UGTB并敲除过氧化物酶体膜转运蛋白编码基因PXA1,构建了高产酸型槐糖脂的酵母工程菌。【结果】与出发菌株相比,重组熊蜂生假丝酵母发酵油酸能够合成单一的酸型槐糖脂,而不再合成内酯型槐糖脂,同时酸型槐糖脂的产量由20 g/L提高到44 g/L,提高了2.1倍。【结论】通过敲除PXA1、SBLE和过表达UGTB来改造熊蜂生假丝酵母,能够有效提高重组菌的酸型槐糖脂产量,为发酵法生产酸型槐糖脂奠定了基础。     

以Zeocin Candida抗性基因为选择标glycerinogenes记的遗传转化

为从分子水平上阐释产甘油假丝酵母（Candida glverinogenes）高产甘油机理,建立一种方便可行的遗传转化系统是十分必要的。与G418和潮霉素等抗生素相比,Zeoein抗生素对C．glycerinogenes具有较低的致死浓度。以pGAPZb作为构建整合载体的骨架,以Zeocin抗性基因作为选择标记,以URA3基因作为整合位点,构建了C．glycerinogenes整合载体pGA-CU。整合载体经过限制酶线性化后用作转化载体,基于电击转化的方法成功获得了抗Zeocin的转化子并经过PCR分析进一步确证。通过优化电击转化的参数,获得了较为稳定的转化效率,基于这一技术的转化效率每微克DNA可获得120个转化子。为进一步研究该菌株的遗传背景和代谢机理奠定了基础。     

混菌发酵改良棉粕蛋白工艺及协同作用研究

利用筛选到的Aspergillus niger P1和Bacillus subtilis H1混菌发酵改良棉粕蛋白,以提高其利用率。结果表明,混菌发酵的最佳发酵条件为:棉粕 40 g,硫酸铵0.2%,麸皮15%,含水量50%,接种量 15%,同时接菌且两菌接菌比例(A.niger P1 ∶ B.subtilis H1)为2 ∶ 1,发酵温度30 ℃,pH约为6.0,发酵时间 60 h。在此条件下发酵后棉粕小肽含量可提高至18.36%,平均肽链长度可降至4.23,体外消化率可提高至88.59%,显著提高了改良棉粕蛋白的效果。在相同发酵条件下比较单、混菌发酵过程的各营养指标发现:A.niger P1可分泌丰富的酸性蛋白酶,B.subtilis H1可分泌丰富的中、碱性蛋白酶,混菌发酵各种蛋白酶的活性显著提高。混菌发酵将大多数大于10个氨基酸组成的多肽降解为1~3个氨基酸组成的小肽,降解效果明显优于单菌发酵。两菌株具有很好的"协同性",可充分利用棉粕基质,协同改良棉粕蛋白。     

扣囊复膜孢酵母α-淀粉酶基因在乳酸克鲁维酵母中的表达与重组酶性质

通过PCR方法从扣囊复膜孢酵母基因组DNA中克隆获得α-淀粉酶基因成熟肽编码区（SfA）,插入乳酸克鲁维酵母表达载体pKLACl的d因子信号肽下游,构建重组表达载体pKLACl-SfA。重组载体转化乳酸克鲁维酵母GG799,筛选获得表达α-淀粉酶SfA水平较高的重组茵。酶活检测和SDS．PAGE电泳检测均显示,重组茵分泌重组酶SfA到发酵液中。酶学性质研究表明：SfA最适温度为45℃,最适pH5．0,在pH4．5～5．5、50℃条件下保持稳定。Ca2＋等二价金属离子对SfA酶活有激活作用,EDTA强烈的抑制SfA活性。HPLC分析显示SfA水解糊精获得麦芽寡糖和少量葡萄糖,其中麦芽三糖是主要产物,占水解产物总量的52％。     

高效液相色谱-质谱联用法分析微生物降解植物甾醇为雄甾烯酮

采用高效液相色谱-质谱联用法(HPLC/MS)分析测定植物甾醇侧链降解过程中产物雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮(ADD)及雄甾4-烯-3,17-二酮(AD).其中液相色谱的条件为色谱柱Alltima C18ODS-2(5μm,250 mm×4.6 mm);流动相甲醇:水(V/V=7:3);流速1 mL/min;柱温室温;紫外检测器的检测波长244 nm.质谱为ZMD Micromass电喷雾质谱仪.结果测得ADD与AD标准样品的保留时间分别为9.70 min与11.13 min,发酵样品的HPLC与MS图谱与ADD与AD标准样品的图谱一致.采用高效液相色谱法定量ADD与AD的线性范围在0.01 mg/mL～0.09 mg/mL,产物回收率分别为102.6%与105.90%,日内精密度分别为3.02%与3.08%,日间RSD分别为3.50%与3.24%.该方法灵敏度高、选择性好、操作简便、定量准确,适用植物甾醇微生物侧链降解过程中产物的分析及产品质量控制.     

大肠杆菌胞内半胱氨酸响应型启动子的筛选表征

【目的】半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,广泛应用于化妆品、药品、食品等行业,微生物发酵法合成半胱氨酸已成为当前研究的热点。基于比较转录组学分析等技术,筛选并表征大肠杆菌(Escherichia coli)胞内对半胱氨酸浓度变化显著响应的启动子。【方法】在Escherichia coli W3110培养基中外源添加不同终浓度的半胱氨酸,通过比较转录组学分析筛选转录水平显著响应半胱氨酸浓度变化的基因,融合目标基因的启动子片段与荧光报告基因egfp构建启动子文库,进一步测定不同半胱氨酸浓度条件下,含有不同启动子重组菌的绿色荧光蛋白(greenfluorescent protein, GFP)荧光强度。【结果】筛选并挖掘了随着半胱氨酸浓度提高而转录水平显著提升的27个基因,并将基因的潜在启动子片段与荧光报告基因egfp融合构建启动子文库,筛选获得对半胱氨酸变化具备特异性响应的启动子P_E2。最后,对P_E2启动子-35区间隔区域AAAT进行随机突变,最终获得在1-7g/L半胱氨酸浓度范围内特异性响应性能显著提高的启动子P_E2-33。...     

双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD在谷氨酸棒杆菌JNR中的功能

【目的】通过改造谷氨酸棒杆菌JNR中双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD,减弱尿苷酰去除酶的活性,增强NH_4~+的转运和利用,提高L-精氨酸的合成。【方法】本文对来源于谷氨酸棒杆菌的突变菌株JNR中的双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD进行整合突变,采用同源重组的方法将H_(414)和D_(415)位点突变为两个丙氨酸AA,在此菌株的基础上过量表达PII蛋白GlnK,并对其进行尿苷酰化研究,离子色谱检测摇瓶发酵过程中NH4+的浓度,并对最终的改造菌株进行连续流加发酵分析。【结果】该双功能尿苷酰转移/去除酶在谷氨酸棒杆菌中成功进行整合突变,有效减弱了尿苷酰去除酶的活性;同时过表达PII蛋白GlnK,其酰基化程度明显增强。摇瓶发酵结果表明菌株L4消耗NH_4~+增加,L-精氨酸产量为36.2±1.2 g/L,比对照菌株L3高出22.7%。5-L发酵罐实验结果显示改造菌株L4的L-精氨酸的产量为52.2 g/L,较野生型菌株L0提高了25.3%。【结论】谷氨酸棒杆菌合成L-精氨酸的过程中氮源是必不可少的。减弱GlnD尿苷酰去除酶的活性后,胞内尿苷酰化的GlnK-UMP增加,GlnK-UMP与氮转录调控因子AmtR结合,转运至胞内的NH_4~+浓度提高,促使L-精氨酸产量显著提高。     

信号肽对短杆菌胆固醇氧化酶基因在大肠杆菌中表达的影响

从Brevibacterium sp．DGCDC-82染色体DNA中扩增出含信号肽序列的胆固醇氧化酶结构基因,插入大肠杆菌表达载体pET28a（＋）中,构建重组质粒pET28a—COD（s＋）。以pET28a-COD（s＋）为底物,扩增出不含信号肽的胆固醇氧化酶结构基因,构建成重组质粒pET28a-COD（s-）。两种重组载体转化大肠杆菌BL21（DE3）通过IPTG诱导均获得活性表达,SDS-PAGE分析,目的产物表达量都占到了细胞总蛋白的50％以上,Brevibacterium sp．DCR2DC-82胆固醇氧化酶的信号肽对重组酶的空间构象和表达量并没有太大的影响。     

产甘油假丝酵母HOG途径应答研究进展

产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)是工业甘油生产菌株,具有多重高抗逆、生长迅速、糖代谢高效等优点,是优良的工业宿主菌株.高渗甘油(high osmolarity glycerol, HOG)应答途径是真核细胞应答高渗透压胁迫的关键响应机制.本文从产甘油酵母HOG途径的生物信息学分析、MAP激酶Hog1对细胞表型、甘油转运和合成、氨基酸的合成与转运调控进行阐述,为进一步理解该酵母的HOG应答途径和抗逆机制奠定了基础.     

钝齿棒杆菌乙酰谷氨酸激酶编码基因argB的克隆表达、纯化及酶学性质研究

本研究的钝齿棒杆菌(Gorynebacterium crenatum SYPA)是筛选得到的高产精氨酸突变菌株,其中argB基因编码的乙酰谷氨酸激酶(NAGK)是精氨酸合成过程中的关键酶。为了进一步研究该酶的相关特性,以钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum SYPA)基因组为模板,扩增得到其arB基因,成功构建了pET-28a-argB重组质粒,并在E.coli BL21(DE3)中诱导后高效表达。利用载体pET-28a上的His6·Tag标记选用Ni柱亲和层析法纯化表达具有活性的NAGK,纯化后酶的比活力达到7.28 U/mg,纯化倍数达66.18。并对该酶的酶学性质进行了初步研究,该酶的最适反应温度为30℃;最适pH值为9.0;酶学动力学参数以N-乙酰谷氨酸为底物的Km为3.35mmol/L;金属离子Cu~(2+)、Mn~(2+)、螯合剂对乙酰谷氨酸激酶均有明显的抑制作用。