毕赤酵母组成型表达脂肪酶及其高通量筛选方法

【目的】获得组成型表达脂肪酶毕赤酵母,建立利用橄榄油罗丹明B平板高通量筛选组成型表达华根霉脂肪酶基因的有效方法。【方法】运用PCR技术从pGAPZαA表达载体上扩增得到GAP启动子片段,插入到表达载体pPIC9K-proRCL中,构建组成型表达载体pGAPK-proRCL。在保留含有同源双交换重组序列的诱导型启动子AOX1序列的基础上,电转化后华根霉Rhizopus chinensis CCTCC M201021脂肪酶基因proRCL表达盒在毕赤酵母基因组上发生双交换整合事件,从而组成型表达单拷贝的华根霉脂肪酶基因。【结果】重组菌发酵144 h后,脂肪酶最高酶活为130 U/mL。利用橄榄油罗丹明B平板高通量筛选组成型表达华根霉脂肪酶基因。【结论】该方法将初筛时间从12 d缩短为3 d,排除了多拷贝突变株的干扰,为后续脂肪酶的定向进化及筛选奠定了基础。     

利用冰核蛋白N末端结构域在大肠杆菌表面展示粘质沙雷氏菌脂肪酶

【目的】利用细胞表面工程技术将活性脂肪酶展示于大肠杆菌细胞表面并对展示脂肪酶的酶学性质进行研究。【方法】将丁香假单胞菌冰核蛋白N末端结构域序列与粘质沙雷氏菌脂肪酶编码基因融合,构建成脂肪酶表面展示载体,并转化大肠杆菌BL21(DE3)。【结果】重组菌以终浓度0.05 mmol/L异丙基硫代-D-半乳糖苷(IPTG)、25°C条件下诱导培养,16 h后表面展示脂肪酶活力达到最大值1 852 U/g细胞干重。表面展示酶的最适pH为9.0,最适反应温度为40°C,表面展示酶热稳定性较游离酶有较大提高,在40°C孵育1 h后仍能保持90%以上的酶活力。【结论】以上结果表明细菌表面展示技术为脂肪酶固定提供了一个很有前景的替代方法。     

黑曲霉(Aspergillus niger)脂肪酶的纯化及性质分析

从黑曲霉发酵液中经硫酸铵分级沉淀,Phenyl-Sepharose疏水柱层析,DEAE-Sepharose 4B阴离子交换柱得到电泳纯的脂肪酶,纯化倍数达10倍,回收率50％。对脂肪酶的性质分析表明：该酶分子质量约为35kDa,最适温度和最适pH分别为37℃和9．5,50℃以下和pH6．0～11．0之间保持稳定,属于碱性脂肪酶。Mg^2＋、Ca^2＋、Cu^2＋、Zn^2＋、Co^2＋、Mn2^＋对该酶有激活作用,而Al^3＋、Fe^2＋、Fe^3＋对酶有严重抑制作用。变性剂盐酸胍和脲对其未见显著影响,而SDS强烈抑制其酶活。用不同氨基酸修饰剂对酶进行修饰,其中NBS和PMSF强烈抑制该酶活性,NBSF和DTT在低浓度下对酶活影响不大,2,3-丁二酮在高浓度下影响其活性。外加稳定剂如NaCl、PEG、甘油、山梨醇、海藻酸钠,均可不同程度的延长脂肪酶的半衰期。在一定质量比条件下,该酶有良好的抗蛋白酶性质。     

利用α凝集素在毕赤酵母表面展示脂肪酶

目的:将南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)通过α凝集素3’末端功能区域展示在毕赤酵母表面。方法:采用PCR方法扩增得到CALB成熟肽编码基因,将其连接到α凝集素3’末端的上游再与穿梭载体pPIC9K连接,构建表面展示载体p KNS-CALB。检测其水解活力和相关酶学性质。结果:展示CALB的毕赤酵母在甲醇的诱导下,表现出水解活性,最高可达382 U/g干细胞。对展示CALB的酶学性质研究表明:其最适温度为45℃,最适pH为8.0,60℃水浴4 h后残留酶活力高于最大酶活力的50%,其水解对硝基苯酚丁酸酯的酶活力最高。结论:利用α凝集素成功将CALB展示于毕赤酵母表面,酶活力有较大提高。     

毕赤酵母表面展示南极假丝酵母脂肪酶B全细胞催化合成葡萄糖月桂酸酯

利用表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)的毕赤酵母细胞为全细胞催化剂,以葡萄糖为酰基受体,月桂酸为酰基供体,在非水相体系中催化合成糖酯。用硅胶柱层析对产物进行初提,再用制备液相色谱进一步分离纯化,并用高效液相色谱-质谱鉴定纯品性质。对该酶法合成糖脂反应体系进行了优化,其中考察了有机溶剂种类、复合溶剂体系中二甲基亚砜(DMSO)体积百分比、酶量、底物摩尔比、水活度和温度等几个影响酯化反应的因素。结果表明:在5mL反应体系中,以叔戊醇/二甲基亚砜(DMSO30%,V/V)为反应介质,添加初始水活度为0.11的全细胞催化剂0.5g,葡萄糖0.5mmol/L,月桂酸1.0mmol/L,60°C下反应72h后,葡萄糖月桂酸单酯的转化率达到48.7%。     

新型微生物脂肪酶资源开发

微生物脂肪酶是一类重要的工业生物催化剂, 广泛应用于工农业生产的诸多领域。筛选、挖掘和开发出具有新型催化活性或高稳定性的微生物脂肪酶一直是脂肪酶研究的重点。本文从极端微生物、宏基因组技术、基因组数据库挖掘、定向进化技术、固定化技术和化学修饰技术等方面介绍了当前新型脂肪酶开发的途径和方法。     

基于核糖体基因序列快速鉴定产脂肪酶微生物

利用含罗丹明B的橄榄油检测平板从中国各省市油污土壤中分离、筛选产脂肪酶微生物菌株,扩增细菌的核糖体基因16S rDNA序列和真菌的ITS2序列,分析核糖体基因簇DNA,并结合形态学特征从而对产脂肪酶菌株进行分子生物学鉴定.核糖体基因16S rDNA序列分析及系统发育分析表明,分离得到的产脂肪酶细菌分别属于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)、洋葱伯克霍尔德氏(Burkholderia cepacia)、琼氏不动杆菌(Acinetobater jurii)、嗜麦芽窄食单孢菌(Stenotrophomonas maltophilia)和荧光假单胞菌(Pseudomonas sp.);真菌核糖体基因转录间隔区(ITS2)序列及同源性分析表明产脂肪酶真菌分别属于黑曲酶(Aspergillus niger)、白地酶(Galactomyces geotrichum)、解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)、丝孢酵母(Trichosporon guehoae)和假丝酵母(Candida sp.).研究结果表明,核糖体基因簇的DNA分析技术为从自然界分离、鉴定产脂肪酶菌种提供了一种快速有效的手段,为产脂肪酶微生物资源开发利用奠定了技术基础.     

黑曲霉脂肪酶分子结构预测

根据克隆到的黑曲霉脂肪酶基因序列,概念性翻译出其编码的氨基酸序列.利用BioEdit、PSIPRED和SwissModel等软件及服务器对黑曲霉脂肪酶的一级结构、二级结构和三级结构进行分子结构模型的预测与模拟.预测结果显示,黑曲霉脂肪酶分子的一级结构、二级结构及三级结构的结构特点与丝氨酸水解酶高度吻合.预测的黑曲霉脂肪酶各种二级结构成分含量与实际测定的重组黑曲霉脂肪酶二级结构成分相符.在三级结构水平上,黑曲霉脂肪酶"盖子"结构域所在的位置与已解析的黑曲霉阿魏酸酯酶对应结构域所在的位置存在显著差异.盖子结构域位置的差异预示一种开盖型脂肪酶分子设计和构建的可能.     

斜带石斑鱼2种胰脂肪酶基因全长cDNA序列的克隆与分析

利用RT-PCR和RACE方法克隆得到斜带石斑鱼（Epinephelus coioides）肝胰脏中胆盐活化的胰脂肪酶(bile salt-activated lipase,BSAL)和依赖于辅酶的胰脂肪酶(colipase-dependent pancreatic lipase,PL)基因的全长cDNA序列.BSAL基因全长cDNA序列1 796 bp,编码558个氨基酸,该蛋白序列含有BSAL的全部特征结构区,与其他脊椎动物BSAL的氨基酸序列同源性为49.9%～57.3%.PL基因的全长cDNA序列1 503bp,编码465个氨基酸,该蛋白序列含有PL全部的特征结构区,与其它脊椎动物PL的氨基酸同源性为49.1%～73.9%.系统树分析表明,斜带石斑鱼BSAL和PL与其它物种BSAL、PL和胰脂肪酶相关蛋白(PL-RP)聚于进化树的两个不同分支,属于2种不同的胰脂肪酶.结果证实,在同一鱼类体内也存在BSAL和PL两种胰脂肪酶基因.     

固态发酵生产微生物脂肪酶的研究进展

脂肪酶在水相和非水相中都具有催化活性,在众多工业领域应用前景十分广阔。但脂肪酶的生产成本仍然过高,限制了其在某些工业领域的大规模使用。固体发酵因具有设备比较简单、能耗低、成本低、对环境危害小、易于推广等诸多优点,已逐渐成为微生物脂肪酶生产的一个重要方式。由于能源成本的抬高和人们环保意识的加强,自上世纪90年代以来,原来一直认为技术含量较低的固态发酵技术重新受到重视并得到了快速的发展。综述了固态发酵在脂肪酶生产中的应用研究,重点介绍了固态发酵生产脂肪酶的特点、脂肪酶固态发酵的影响因素及其生物反应器。