产甘油假丝酵母甘油合成关键酶编码基因的克隆

产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)作为优良的甘油生产菌株已经成功应用于工业化生产。但相对于酿酒酵母, 该菌株的耐高渗机理和甘油代谢的分子机制还不甚清楚。本文根据已公布的3-磷酸甘油脱氢酶基因的序列信息, 设计出一组寡核苷酸, 再运用简并PCR结合反向PCR技术从C. glycerinogenes的基因组DNA中获得了4 900 bp的核苷酸序列, 递交GenBank (No. EU186536)。该序列包含完整的编码胞浆3-磷酸甘油脱氢酶编码基因(CgGPD)开放阅读框及其上、下游调控序列。1 167 bp的开放阅读框编码388个氨基酸残基的蛋白。所演绎出氨基酸序列分析比对结果表明该基因产物的序列具有典型的胞浆3-磷酸甘油脱氢酶结构特征, 但与已鉴定的相关基因存在中等程度的同源性并在相应的辅酶催化位点和底物结合位点区域具有高度的保守性, 在氨基酸水平上与安格斯毕赤酵母的相似性最高, 达到70.9%。该基因在Saccharomyces cerevisiae W303A中异源表达能够显著提高细胞的甘油合成能力。     

重组菌产碱性果胶酯裂解酶酶学性质研究

利用盐析-透析-色谱流程建立快速高效纯化工程菌E.coli JM109(pHsh PL)所产碱性果胶酯裂解酶(PL)的方法,纯化后酶达到电泳纯,比酶活为1079U/mg.重组菌所产PL酶促反应适宜的pH为9～10,适宜温度为50～66 ℃,与酶基因来源野生菌所产PL相比,重组菌所产PL适宜pH范围有所扩大,并保持了野生菌PL的热稳定性.通过金属离子种类、浓度及存在时间对PL酶活力影响考察发现:在考察的离子中除Mg2 对酶活有较好的促进作用外,其余对重组菌PL均有抑制作用,其中Fe2 对酶活力抑制作用最强.该酶的Km值为20.93 mg/L,Vmax为105.3 μmol/min,反应活化能Ea为21.74 kJ/mol.对重组菌所产PL热稳定动力学进行分析,发现有底物情况下的失活常数kd(0.02 min-1)小于无底物情况下的失活常数kd(0.0342 min-1),说明当酶与底物结合形成复合物时对酶活具有保护作用.利用HPLC-ESI-MS对重组菌所产PL酶解产物进行测定发现,产物含有不饱和二聚半乳糖醛酸(m/z 350.82)和不饱和三聚半乳糖醛酸(m/z 527.04),同时测定结果中没有发现不饱和半乳糖醛酸单体(m/z 175),可以初步推测重组菌PL不能以不饱和二聚半乳糖醛酸和不饱和三聚半乳糖醛酸为底物进一步裂解.     

Candida glycerinogenes不同碳源代谢的初步研究

研究了不同碳源对Candidaglycerinogenes的菌体生长、发酵液pH值及代谢产物的影响,结果发现以葡萄糖、果糖等单糖为碳源时茵体生长较快,最终生物量比以蔗糖、麦芽糖等二糖为碳源时高20％～30％;导致发酵前12h发酵液pH值明显下降的主要因素是乳酸;与葡萄糖为碳源转化为甘油相比,果糖为碳源时更易累积乙醇;以蔗糖、麦芽糖为碳源时,用于转化生成甘油的碳源明显降低,碳源主要用于茵体自身生物合成及HMP途径,以蔗糖为碳源时,用于乳酸、丙酸及柠檬酸生物合成的碳源较麦芽糖明显提高,TCA途径代谢较为活跃。     

代谢改造重组谷氨酸棒杆菌C4途径高效合成5-氨基乙酰丙酸

5-氨基乙酰丙酸 (5-aminolevulinic acid,5-ALA) 在医药和农业等领域有着广泛作用,目前主要采用大肠杆菌或谷氨酸棒杆菌以微生物发酵法合成。为了进一步提高谷氨酸棒杆菌合成5-ALA的能力,对其C4代谢途径进行了系统代谢改造。首先分别在谷氨酸棒杆菌中异源表达荚膜红杆菌和沼泽红假单胞菌的5-氨基乙酰丙酸合成酶ALAS,选择酶活相对较高的沼泽红假单胞菌的RphemA基因作为关键合成酶基因,并筛选到能显著增强RphemA的酶活性的核糖体结合位点RBS5。重组菌株ALAS的比酶活可达 (221.87±3.10) U/mg,且5-ALA产量提高了14.3%;随后通过敲除α-酮戊二酸脱氢酶抑制蛋白基因 (odhI) 和琥珀酸脱氢酶基因 (sdhA),促进了前体琥珀酰CoA向5-ALA途径的流动;通过sRNA抑制hemB表达减少了5-ALA的降解;并且过表达半胱氨酸/O-乙酰丝氨酸转运蛋白eamA提高了5-ALA的输出效率;使用重组菌株C. glutamicum 13032/?odhI/?sdhA-sRNAhemB-RBS5RphemA-eamA摇瓶发酵,5-ALA最高产量达11.90 g/L,较出发菌株提高了57%。最后,在5 L发酵罐中进行补料分批发酵,48 h内5-ALA的产量达25.05 g/L,为目前以葡萄糖为碳源发酵的最高产量。本研究构建了高产5-ALA重组谷氨酸棒杆菌,具有良好的工业应用前景。     

基于多酶级联协调表达策略高效催化合成 (S)-2-羟基丁酸

2-羟基丁酸 (2-hydroxybutyric acid,2-HBA) 是合成生物可降解材料和各种药物的重要中间体,化学法合成的外消旋2-HBA需要去消旋才能获得光学纯对映异构体,应用于工业。文中通过在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3) 中共表达苏氨酸脱氨酶 (Threonine deaminase,TD)、l-乳酸脱氢酶 (l-lactate dehydrogenase,LDH)和甲酸脱氢酶 (Formate dehydrogenase,FDH),构建 (S)-2-HBA的合成途径及其辅因子NADH的循环系统,实现了基于三酶级联反应催化底物l-苏氨酸合成 (S)-2-HBA。为了解决多酶级联催化反应中中间产物2-酮丁酸的生成速率和消耗率不匹配的问题,文中通过启动子工程策略来调控TD和FDH的表达水平,获得了多酶催化速率平衡的重组大肠杆菌P21285FDH-T7V7827。在5 L发酵罐水平,全细胞催化反应16 h,(S)-2-HBA的最高产量为143 g/L,摩尔转化率为97%,为迄今报道的最高产量的1.83倍,使其具有较强的工业化应用潜力。此外,结果表明,在单细胞中构建可调节的多酶协调表达系统对生物催化制备羟基酸类化合物具有重要意义。     

构建酿酒酵母细胞工厂高效合成摩尔酸

[目的] 摩尔酸作为齐墩果烷型三萜化合物具有抗HIV、抗炎等多种生物学活性,其前体物质是计曼尼醇,本研究基于合成生物学策略构建酿酒酵母细胞工厂高效合成摩尔酸。[方法] 运用CRISPR/Cas9技术,首先分别整合不同来源的氧化鲨烯环化酶（OSCs）,筛选高产计曼尼醇底盘细胞;进一步异源表达长春花来源的细胞色素P450氧化酶（CYP716AL1）和麻风树来源的细胞色素P450还原酶（JcCPR）,构建摩尔酸生物合成途径;并通过CYP716AL1和不同来源的CPR适配研究以及过表达甲羟戊酸（MVA）代谢途径中关键酶的方式提高摩尔酸的产量。[结果] 整合苹果来源的氧化鲨烯环化酶MdOSC获得的重组菌株计曼尼醇产量最高,达68.3 mg/L;以此为底盘细胞进一步整合CYP716AL1和JcCPR实现了摩尔酸的生物合成,产量为15.0 mg/L;共表达CYP716AL1和拟南芥来源的CPR获得的重组菌株摩尔酸产量最高,达到24.3 mg/L;最后过表达MVA代谢途径中的关键酶法呢基焦磷酸合酶（ERG20）和鲨烯环氧酶（ERG1）,获得的重组菌株摩尔酸产量高达34.1 mg/L。[结论] 本研究实现了摩尔酸的高效生物合成,为构建高产齐墩果烷型三萜酿酒酵母细胞工厂提供了理论和技术依据。     

代谢工程改造大肠杆菌合成D-1,2,4-丁三醇

【目的】D-1,2,4-丁三醇是一种四碳的多元醇,在军事和医药领域具有广泛的应用。为实现生物法一步转化生产D-1,2,4-丁三醇,对Escherichia coli W3100的木糖代谢途径进行改造。【方法】将来源于柄杆菌的D-木糖脱氢酶基因xylB和恶臭假单胞菌的苯甲酰甲酸脱羧酶基因mdlC克隆至E.coli W3100,得到重组菌E.coli(pEtac-mdlC-tac-xylB)。在此基础上对重组菌代谢木糖合成D-1,2,4-丁三醇的能力进行考察。【结果】在30°C下,以30 g/L D-木糖为底物,重组菌E.coli(pEtac-mdlC-tac-xylB)的D-1,2,4-丁三醇产量达到了0.9 g/L,摩尔转化率为4%。【结论】实现了D-1,2,4-丁三醇的一步法发酵生产,为国内开展相关研究奠定了坚实的基础。     

地衣芽孢杆菌普鲁兰酶编码基因的鉴定

对地衣芽孢杆菌基因组序列分析显示。其中标注为amyX的基因可能编码普鲁兰酶。以PCR方法,从地衣芽孢杆菌染色体DNA中扩增出amyX基因蛋白编码区,插入大肠杆菌表达载体pET28aT7启动予下游。含重组质粒的大肠杆菌BL21（DE3）在IPTG诱导下表达出有活性的普鲁兰酶。酶学性质初步分析表明,重组普鲁兰酶最适反应温度为40℃,最适pH值为6．0。     

耐高温厨余垃圾降解菌的分离、驯化与应用

为提高厨余垃圾减量效率,从不同来源的垃圾样品中分离筛选高效耐高温降解菌株应用于厨余垃圾降解。经平板涂布和划线分离法筛选共获得18株耐高温菌株,进一步利用平板透明圈法考察菌株对淀粉、蛋白、脂肪和纤维素的降解能力,最终获得4株耐高温强降解能力的菌株;经形态学和分子生物学鉴定,菌株分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)和嗜温鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium thalpophilum);为进一步提高厨余垃圾减量性能,以厨余垃圾浸出液作为培养基,对菌株进行定向驯化并制备复合菌剂,应用于厨余垃圾处理器,48 h后厨余垃圾质量减少了73.8%,与对照组相比,质量减少率分别提高约10%和35.1%。本研究利用厨余垃圾浸出液对筛选获得的菌株进行驯化和制备培养,不仅提高了菌剂降解活性,而且实现了废弃物的资源化利用。     

古菌Pyrococcus furiosus嗜热α-淀粉酶基因在酿酒酵母中的表达*

用PCR方法从嗜热古菌Pyrococcusfuriosus的基因组DNA中扩增出胞外α 淀粉酶成熟肽结构基因 ,插入 pUC19中构建成质粒 pUC19 amy。将 pUC19 amy外源片段接入酿酒酵母表达载体 pYX2 12多克隆位点 ,构建成载体 pYX2 12 amy ,电转化酿酒酵母W 30 3 1A。转化子成功表达出有活性的高嗜热α 淀粉酶。重组酶具有与P. furiosus产生的胞外α 淀粉酶相似的酶学性质 :最适 pH为 5 0 ,最适温度约为 90℃ ,在 12 1℃下热处