分枝杆菌LY-1内源性表达元件的筛选及其在降低Cas9蛋白毒性中的应用

【背景】分枝杆菌LY-1因能够将天然植物甾醇代谢转化为重要甾体药物中间体,目前已成为工业上的优势生产菌株。高效的CRISPR/Cas9基因编辑技术是工业菌株代谢工程改造进行产量性状提升的关键。然而由于Cas9蛋白的高表达毒性问题且分枝杆菌中已公开报道的可用表达元件较少,极大地限制了Cas9蛋白在该菌株中的适度表达。【目的】筛选内源性表达元件,利用合适的表达元件启动Cas9蛋白的表达,降低其对菌株的毒性。【方法】依据文献和前期研究获得的分枝杆菌基因转录组水平数据,并结合启动子在线预测网站BDGP(https://www.fruitfly.org/seq＿tools/promoter.html),筛选内源性表达元件。以增强型绿色荧光蛋白作为报告基因对表达元件的强度进行评估,并采用不同强度的表达元件启动Cas9蛋白的表达。【结果】获得了23个不同表达强度的表达元件,采用中等强度的表达元件及弱表达元件都降低了Cas9蛋白对分枝杆菌LY-1的毒性,实现了Cas9蛋白在该菌株中的适度表达。【结论】建立了分枝杆菌LY-1内源性表达元件库,为后续菌株中高效CRISPR/Cas9基因编辑技术的构建及关键...     

蝙蝠蛾拟青霉发酵滤液的成分组成与急性毒性分析

蝙蝠蛾拟青霉是从新鲜的冬虫夏草上分离获得的虫草菌,可采用生物发酵制备大量菌丝体。该菌丝体具有和冬虫夏草相似的活性成分,具有抗肿瘤、抗病毒等多种功效。本研究对干燥后的蝙蝠蛾拟青霉发酵滤液的主要成分进行了分析,结果显示：干燥后的蝙蝠蛾拟青霉发酵滤液含粗脂肪21.33%,总蛋白27.34%,水解氨基酸16.79%,粗多糖11.16%,不饱和脂肪酸71.21%,其中以油酸、亚油酸为主;该干燥发酵滤液中还含有多种核苷类物质、多糖等生物活性成分以及多种人体必需的矿质元素。此外急性毒性实验的初步结果表明：小鼠在实验期内无死亡现象和明显的中毒反应,主要脏器的形态学正常;谷草转氨酶（AST）和谷丙转氨酶（ALT）活性与对照组相比无统计学差异。蝙蝠蛾拟青霉发酵滤液有望在医药和保健领域进一步研究开发。     

氨糖合酶的定向改造及其在氨糖生物合成中的应用

本研究采用基因工程手段克隆表达和定向改造氨糖合酶GLS,并通过共表达氨糖乙酰化酶GNAL进一步增强宿主菌氨糖产生能力。首先通过不同表达质粒和宿主的优化筛选出最优GLS表达体系,成功构建获得E.coli Rosetta-gami(DE3)-p ET-24a-GLS工程菌,检测其氨糖Glc N产量为1.63 g/L。为提升重组酶的转化能力,采用易错PCR技术对氨糖合酶进行非理性改造,通过高通量筛选方法从2 700余株克隆的文库中筛选获得一株高产Glc N的突变株,其产量达到3.57 g/L,相比出发菌株提高1.19倍。由于Glc N的积累对于氨糖合酶重组菌生长及代谢活动具有一定的抑制作用,本研究进一步通过共表达氨糖乙酰化酶GNAL,将Glc N部分转化为乙酰化氨糖Glc NAc,减少产物的抑制效应,结果表明GNAL与GLS串联表达能显著提升菌株的转化能力,Glc N及Glc NAc累积产量达到7.83 g/L,比单独表达GLS时提升2.19倍。经过初步摇瓶发酵优化,在5 L发酵罐上最高产量达到9.85 g/L。本研究从GLS的改造策略出发,通过易错PCR非理性改造的方式提升了GLS对于产物氨糖的耐受性,增强了GLS合成氨糖的能力,为进一步提升大肠杆菌发酵合成氨糖能力奠定基础。     

以葡萄糖为底物一步法合成γ-氨基丁酸整合型重组钝齿棒杆菌的构建

[目的]为了构建一株直接利用廉价的葡萄糖合成γ-氨基丁酸的重组钝齿棒杆菌,将来自于植物乳杆菌γ-氨基丁酸合成途径的关键酶谷氨酸脱羧酶基因(lpgad)在产谷氨酸菌株钝齿棒杆菌中进行整合表达,实现葡萄糖到GABA的一步法生产.[方法]运用PCR技术扩增得到带有tac启动子的谷氨酸脱羧酶基因tacgad.通过重叠PCR的方法获得钝齿棒杆菌精氨酸合成途径关键酶N-乙酰谷氨酸激酶(NAGK)基因内部缺失型基因△argB.利用自杀载体pK18mobsacB构建同源整合载体pK18-△argB::tacgad,以△argB的上下游序列为同源臂,通过两次同源重组将tacgad基因整合到钝齿棒杆菌基因组,同时将NAGK基因argB灭活,利用蔗糖致死基因sacB反向筛选标记筛选得到谷氨酸脱羧酶的重组钝齿棒杆菌C.crenatum △argB::tacgad.重组钝齿棒杆菌以葡萄糖为底物进行发酵,测定GABA含量.[结果]重组菌C.crenatum △argB::tacgad成功表达谷氨酸脱羧酶,同时阻断了精氨酸合成途径对谷氨酸到GABA代谢途径的竞争,粗酶液基本检测不到NAGK活性,发酵液无精氨酸合成.通过96 h发酵,重组菌可积累约8.28 g/L的GABA.[结论]本研究通过将谷氨酸脱羧酶基因定向整合到钝齿棒杆菌精氨酸合成途径的关键酶基因argB内部,成功表达谷氨酸脱羧酶的同时阻断竞争途径精氨酸的合成.本研究为实现直接利用葡萄糖合成GABA的一步法生产奠定了基础.     

硫酸乙酰肝素3-O硫酸基转移酶5的表达、纯化及酶学性质研究

经过PCR克隆得到硫酸乙酰肝素3-O硫酸基转移酶5(3-OST-5)的基因,将其与大肠杆菌表达载体pET-15b连接后,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,使用镍亲和层析柱纯化得到具有活性的3-OST-5。经测定纯化后的3-OST-5比活达到0.58 U/mg,是纯化前的5.27倍,回收率达80.4%。在此基础上,研究了该酶的酶学性质,酶反应的最适温度为35℃,稳定范围为20-40℃;最适pH为7.0,在pH7.0-9.0范围内稳定。在反应液中加入终浓度为1 mmol/L的K+、Ca2+、Ba2+对酶促反应有一定的促进作用。     

低分子质量魔芋甘露寡糖的长期毒性与遗传毒性研究

魔芋甘露寡糖是一种具有肠道菌群调节作用的新型食品添加剂．本研究首次通过酶解与有机溶剂沉淀法制备了低分子质量的甘露寡糖(聚合度2～7),并对这类寡糖进行了长期毒性与遗传毒性评价．在长期毒性试验中,以大鼠为实验对象,分低、中、高(2.25,5.25,7.50 g/kg)药物剂量组和阴性对照组,连续灌胃给药90天．一般状况观察、生化指标、血液学指标、病理学等与对照组比较均无显著性差异,而大体解剖观察发现,部分大鼠的肝脏与肾脏形态发生变化,但这些变化均在正常范围内,且其他各项指标差异均无统计学意义．此外,一系列实验包括小鼠骨髓微核实验、Ames试验、小鼠精子畸变试验均未发现低分子质量甘露寡糖有明显的遗传毒性．试验结果提示,本研究方法获得的低分子质量甘露寡糖在本实验条件下未发现长期毒性与遗传毒性．     

谷氨酸棒杆菌SYPS-062 L-丝氨酸脱水酶活性分析及其基因敲除对L-丝氨酸积累的影响

以谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) SYPS-062基因组DNA为模板,扩增得到L-丝氨酸脱水酶(L-SerDH)的编码基因sdaA。将其克隆到表达载体pET-28a(+),并在E.coli BL21(DE3)中诱导表达,对纯化的L-SerDH进行了酶活测定,并与来自C.glutamicum ATCC13032的重组L-SerDH进行了比较,结果显示,两种不同菌株来源的重组L-SerDH降解L-丝氨酸的酶比活力差异并不显著。在此基础上敲除菌株SYPS-062 的sdaA基因,探讨该基因对C.glutamicum SYPS-062生长及产酸的影响。通过构建自杀型重组质粒pK18mobsacB-△sdaA,电击转入C.glutamicum SYPS-062中,以同源重组的方式获得了sdaA基因缺失突变株,并用PCR方法对突变株C.glutamicum SYPS-062△sdaA进行了验证。与出发菌株相比,突变菌株生长缓慢,单位菌体L-丝氨酸的产量(Y_P/X)提高了15.13%。     

毕赤酵母STE13基因敲除对GGH表达及其生物活性的影响

目的:重组毕赤酵母GS115/pPIC9K-GGH表达的人胰高血糖素样肽-1-人血清白蛋白融合蛋白[(GLP-1 A2G)2-HSA,GGH]的细胞活性测评结果显示生物活性较低,这可能与其表达过程中蛋白降解有一定关联.通过对毕赤酵母GS115 STE13基因的敲除,获得一株完整表达蛋白GGH的毕赤酵母宿主,并进一步提高其表达产物GGH的生物活性.方法:采用基于PCR技术介导的Cre-Loxp系统重组技术成功敲除宿主菌GS115的STE13基因,得到一株STE13缺陷型菌株GS115/D13,并通过细胞活性测评系统检测GS115/D13表达产物GGH的生物活性.结果:通过对STE13基因缺陷型菌株GS115/D13与出发菌株GS115/W发酵表达对比,显示GS115/D13菌株表达融合蛋白GGH生物活性有明显提升,且表达量提高了25.8％,两菌株生长无明显差异.结论:STE13基因的敲除成功缓解了GGH表达过程中的降解问题,并相对出发菌株GS115/W大幅度提高了蛋白生物活性.     

高通量测序技术在食品微生物研究中的应用

高通量测序技术的快速发展对食品微生物发酵过程和机制研究产生了深刻的影响,主要体现在食品微生物生理功能、代谢能力和进化的研究以及食品微生物群落结构、动态变化及其对环境的响应机制等方面。另外,通过对食品微生物基因组和元基因组进行数据分析,也对食品发酵过程优化、微生物功能改造、食源性微生物疾病预防和控制等提供了重要的依据。本文总结了近年来利用高通量测序技术对食品微生物基因组和元基因组进行测序的研究,并探讨了测序技术的发展对食品微生物研究的影响及发展趋势。     

薄层色谱-分光光度法测定樟芝菌粉中的总三萜含量

采用薄层色谱(TLC)-分光光度法测定樟芝菌粉中的总三萜含量.结果表明,适宜的展开剂组成为氯仿:甲醇＝9:1.该方法排除了樟芝菌粉中含有的脂肪等物质对测定总三萜含量的干扰,其准确度明显高于直接分光光度法和重量法,同时该方法具有较好的精密度,准确度及稳定性.