嗜热子囊菌光孢变种β-葡萄糖苷酶的基因克隆、表达及酶学性质分析

从嗜热子囊菌光孢变种(Thermoascus aurantiacus var.levisporus)RNA中通过RT-PCR克隆出β-葡萄糖苷酶基因bgl Ⅰ的全长序列,cDNA序列为2 672 bp.Genbank登录号为EU269025,将该片段插入巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris分泌型表达载体pPIC9K中,获得重组质粒pPIC9K/bgl,经线性化后用电穿孔法导入毕赤酵母GS115中,在醇氧化酶AOXI基因启动子作用下,获得高效表达β-葡萄糖苷酶的毕赤酵母工程菌株.经DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子层析纯化了该重组表达蛋白.SDS-PAGER测得该重组蛋白相对分子质量(M)约为120×103.经甲醇诱导,培养基中β-葡萄糖苷酶的活力可达1.2 U/mg,小规模发酵量达0.45 mg/mL.该酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为5.0.于70℃保温30 min仍保持80%的酶活力,具有较高的热稳定性,在pH 3.0～9.0的条件下酸碱耐受性强.图6表1参22     

豆豉溶栓酶基因在毕赤酵母中的表达及其产物的纯化

将含有和不含前肽的豆豉溶栓酶编码序列在毕赤酵母中分别进行表达研究,发现在含有前肽的豆豉溶栓酶基因转化的毕赤酵母工程菌用甲醇诱导时,其培养液中可检测到较强的溶栓酶活性;而在不含前肽的豆豉溶栓酶基因转化的毕赤酵母菌用甲醇诱导时,培养液中未检测到溶栓酶活性.对毕赤酵母表达和分泌的豆豉溶栓酶进行了分离纯化,并对其纯化产物进行溶栓酶活性、SDS-PAGE电泳、抑制剂作用及免疫印迹分析.结果表明,分泌到培养液中的豆豉溶栓酶已经过剪切加工,其前肽已被切除,重组与天然的豆豉溶栓酶具有相同的溶栓酶活性,其所测定的各理化指标均一致.本研究实现了豆豉溶栓酶在毕赤酵母菌中成功表达,并首次直接证明了前肽对豆豉溶栓酶在毕赤酵母中分泌表达是必须的.图3表1参20     

嗜热子囊菌光孢变种内切葡聚糖酶Ⅰ基因在毕赤酵母中的表达及部分酶学性质

嗜热子囊菌是一种嗜热真菌,可以产生具有很高工业价值的内切葡聚糖酶.本研究成功表达了嗜热子囊菌内切葡聚糖酶Ⅰ基凶,并获得热稳定的重组内切葡聚糖酶.提取嗜热子囊菌光孢变种(Thermoascus aurantiacus var.levisporus)总RNA,通过RT-PCR方法克隆出内切-β-葡聚糖酶eg1基因的成熟肽编码序列.采用基因重组的方法构建该基因的巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris分泌型表达载体pPIC9K-eg1,经线性化后采用电穿孔法将其导入毕赤酵母GS115中,大量筛选后获得高效表达内切葡聚糖酶Ⅰ的毕赤酵母工程菌株GpN24.该菌株采用甲醇诱导120 h后,内切葡聚糖酶Ⅰ的活力可达570.7 U/mL,最适温度为55℃,在90℃的条件下保温30 min后仍具有60%的酶活力;最适pH为5.0,在pH 3.0～5.0的条件下酶活力保持稳定.图6表2参16     

植物乳杆菌BBE7的胆盐水解酶基因在毕赤酵母中的分泌表达

由于用大肠杆菌对植物乳杆菌来源的bsh基因进行胞内和胞外表达时,它们很容易形成包涵体,而且大肠杆菌的内毒素会显限制BSH的应用,所以利用毕赤酵母这一高效的表达系统对其进行了分泌表达.首先用融合PCR的方法将信号肽α-factor与BSH连接,然后再克隆到质粒pPIC9K上,得到重组质粒pPIC9K-α-factor-BSH.重组质粒经过SalⅠ线性化后转化至毕赤酵母GS115.表达产物经SDS-PAGE分析和酶活测定发现,重组BSH的相对分子质量(Mr)和胞外酶活分别为37.0×103和1.08 U mL-1.通过正交实验[L9(34)]对发酵条件优化后,胞外总酶活达到2.69 U mL-1,比原来提高了1.49倍.研究为胆盐水解酶的分离纯化、酶学性质研究以及大规模生产奠定了一定的基础.     

重组植酸酶appAM8的异源表达与性质比较

为比较在不同宿主中表达的大肠杆菌植酸酶突变体app AM8的性质,将app AM8基因分别在大肠杆菌BL21(DE3)和毕赤酵母GS115中进行表达,对纯化后的植酸酶进行酶学性质分析与比较.结果显示:(1)在大肠杆菌中表达的app AM8(E-app AM8)和酵母中表达的app AM8(P-app AM8)的最适p H值均为4.5,最适反应温度均为65℃,与野生型的app A的最适p H无明显区别,比app A的最适温度高了5℃;(2)经SDS-PAGE检测,E-app AM8分子量(Mr)大小为47×103,而P-app AM8为53×103左右,由于在酵母中的糖基化修饰电泳显示为两条带;(3)在60-80℃之间,E-app AM8的热稳定性性明显下降,而且在70℃处理15 min后,E-app AM8残余活性仅为4%,而P-app AM8仍保留50%的残余活性,表明酵母表达的植酸酶经过糖基化修饰后提高了酶的热稳定性.(4)E-app AM8的Km=0.245 mmol/L,Vmax=3196 U/mg,P-app AM8的Km=0.36 mmol/L,Vmax=3333 U/mg.本研究表明,糖基化修饰对植酸酶app AM8的热稳定性起着重要作用,8个位点的突变对该植酸酶的稳定性也起到了一定作用.     

芽孢杆菌植酸酶phy(ycD)基因在大肠杆菌中的异源表达与纯化

为研究中性植酸酶的性质,将芽孢杆菌来源植酸酶基因phy(ycD)构建到大肠杆菌表达载体pET-28a(+)上,进行诱导表达,利用Ni-NAT和Superdex-75纯化后,对重组植酸酶r-phy(ycD)的性质进行分析.结果显示,该酶是Ca2+依赖性酶,Ca2+最适浓度为1 mmol/L,酶比活为4.7 U/mg,酶促反应的最适pH为6.5,在中性条件下稳定,最适反应温度为45℃,K m值和V max值分别为0.213 mmol/L和5.55 U/mg.Zn2+、Ni2+、Ba2+和Ag2+对酶促反应均有显著抑制作用.本研究表明,Ca2+对该类酶的活性和热稳定性起着关键性作用,因此在表达和纯化过程中需要在培养基和纯化所需的各类缓冲液中添加Ca2+.     

黑曲霉耐热木聚糖酶XYNB在毕赤酵母中的高效表达

高比活木聚糖酶的高效表达是进一步提高木聚糖酶发酵效价、降低生产成本的有效途径.将黑曲霉木聚糖酶基因XynB(不含信号肽)克隆到分泌型表达载体pPIC9K上,线性化后电击转化巴斯德毕赤酵母GS115,G418和PCR鉴定的阳性转化子经0.5%甲醇、在28℃诱导表达.SDS-PAGE分析表明,该蛋白相对分子质量为20×103左右.优化的诱导表达条件为,每隔12 h添加0.5%的甲醇,发酵5 d后,比活达4 757 U/mg;其最适温度为55℃,最适pH为5.0,80℃处理30min后仍有74%的残余酶活.     

顺丁烯二酸异构酶工程菌发酵条件优化

为提高重组大肠杆菌中顺丁烯二酸异构酶表达量,通过正交试验设计,对工程菌的生长条件和目的蛋白可溶表达条件进行优化.采用250 mL三角瓶中装有50 mL(Amp 100 mg L-1)的培养基,分别研究培养基中葡萄糖、蛋白胨、酵母浸粉的浓度,培养基pH值以及摇床转速、装液量、接种量等对蛋白可溶表达量的影响.确定顺丁烯二酸异构酶工程菌最优化培养基为:蛋白胨20 g L-1、酵母浸粉2.5 g L-1、K2HPO4·3H2O 3.0 g L-1、KH2PO4 1.5 g L-1、NaCl 6 g L-1、MgSO43 g L-1,培养基pH调至6.5.确定顺丁烯二酸异构酶工程菌可溶性表达最优条件为:37℃下培养至D600 nm值为1.0时,添加终浓度为0.05 mmol L-1的IPTG进行诱导,诱导温度37℃,摇床转速220 r min-1,装液量20%,接种量5%,诱导时长为6 h.利用BioFlo 415发酵罐以最优化的培养基和发酵条件对该工程菌进行了3批发酵实验,与摇瓶实验相比,顺丁烯二酸异构酶的表达量提高了近1.5倍,单位发酵液的酶活力由46 U mL-1发酵液提高到78 U mL-1发酵液.以上数据为顺丁烯二酸异构酶重组工程菌的中试发酵奠定了基础.图7表2参17     

重组大肠杆菌产CotA漆酶的发酵条件优化

CotA漆酶在环境保护、食品工业和纸浆漂白等工业中具有重要的应用价值.将重组表达载体pET-22b/CotA转入大肠杆菌BL21(DE3),得到工程菌株,采用单因素实验和正交实验相结合的方法,研究诱导表达条件和发酵培养基对重组大肠杆菌产CotA漆酶量的影响.结果表明,初始pH 7.5的培养基中,添加0.6 mmol L-1 Cu2+,1 g L-1葡萄糖作碳源、15 g L-1蛋白胨和2 g L-1硫酸铵作氮源,以10%的接种量,37℃、200 r/min,直到菌液的D600 nm值为1.0,加入终浓度为1.0 mmol L-1的IPTG,25℃诱导12 h,漆酶的产量最高.优化前发酵液的粗提液的漆酶活性仅为1 190 U mL-1,优化后达到3 526 U mL-1,正交实验优化后漆酶活性提高了2.96倍.纯化的CotA漆酶最适反应温度为45℃,最适pH值为7.2.CotA漆酶对RBBR的脱色率在90%以上,此CotA漆酶在短时间内对染料能够有效地脱色,能够成为有潜力的工业用酶.图6表3参17     

大肠杆菌植酸酶的原核表达及酶学性质

将大肠杆菌植酸酶appA摹因重组于表达载体pET32a中,导人大肠杆菌Origami(DE3)构建工程菌Origami(DE3)-pET32aappA.对表达的appA重组植酸酶经Ni柱亲和纯化、SDS-PAGE分析表明,纯化后条带单一,酶的纯度较高.对其酶学性质的研究表明,该酶反应的比活力为3.36×106 U/mg;最适pH为4.5;最适温度为60℃ ;在80℃和85℃的耐干热能力超过耐湿热能力;在37℃下,Mg2+、Ca2+、Mn2+对酶活性有促进作用,CO2+、Cu2+、K+对酶活性有不同程度的抑制作用,而Fe3+和Zn2+对酶活性有强烈的抑制作用;此外,该酶还具有非常好的抗胃蛋白酶水解的能力和部分抗胰蛋白酶水解的能力.图8表1参21     

产碱杆菌DN25中降氰酶的分离纯化及生化特性

以一株可降氰的产碱杆菌DN25为酶来源,通过超滤、30 mg/mL硫酸鱼精蛋白沉淀、30%～70%硫酸铵盐析和Phenyl-Toyopearl 650M疏水层析等步骤,获得比活力为44 U/mg的纯化酶制剂.在确定酶浓度、反应时间等氰降解活力测定条件后开展酶学性质研究,试图为将来氰降解代谢机理的深入研究和菌株的基因工程改造提供理论基础.研究结果表明,此纯化酶催化氰化物水解的最适pH值为8.0,最适温度为30℃.该酶在pH 7.0～8.0区域稳定,而在pH>9时会很快失活;在30℃保存10 h,酶活力保持稳定,高于60℃,酶快速失活.加入甘氨酸稳定剂,在60℃下保存20 min酶活仍可保留19.6%.酶促反应动力学符合米氏双曲线方程,测得米氏常数Km为3.11 mmol/L,最大反应速率Vmax为0.23 mmolL-1min-1.     

基因枪介导获得转植酸酶基因水稻研究

植酸酶是一类能促进植酸及其盐类水解成肌醇和磷酸的酶的总称.它能提高饲料和食品中磷的利用率,减轻粪便中磷排放所造成的环境污染,清除植酸与金属离子的螯合作用,改善微量元素的吸收和利用.本研究将马铃薯的胞外分泌信号肽(Psec)和大肠杆菌的植酸酶基因(appA2)结合组成融合基因导入粳稻台北309中.PCR检测和Southern杂交表明,植酸酶基因和分泌信号肽序列已经整合到水稻的基因组中.无机磷含量分析表明,含目的基因的转基因水稻种子及茎叶中的无机磷含量均较未转化植株有显著的提高.图6表1参14     

杂合抗菌肽LPCB在毕赤酵母中的表达条件优化

为获取能表达具有天然活性的杂合抗菌肽的重组酵母菌,确定其最佳表达条件,将构建好的重组酵母表达载体pPICZα-A-CecropinB(1～10)-Magainin2(1～12)(简称pPICZα-A-CBMA)和pPICZα-A-Lfcin-Pro-CecropinB(简称pPICZα-A-LPCB)经SacⅠ线性化处理,分别电转入巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris X-33,利用抗生素Zeocin筛选阳性克隆,PCR扩增验证,甲醇诱导表达.采用抑菌圈法初步测定产物活性,优化杂合肽LPCB诱导时间、诱导剂浓度、诱导温度、培养基pH等表达条件,传代检测其质粒稳定性.结果显示,基因工程菌P.pastoris X-33/pPICZα-A-CBMA和P.pastoris X-33/pPICZα-A-LPCB成功构建.表达产物前者抑菌活性微弱,后者抑菌活性良好.杂合肽LPCB的最佳表达条件为:25℃,pH中性培养,每24 h添加0.5%(V/V,φ)甲醇,诱导表达72 h.重组酵母菌pPICZα-A-LPCB在培养超过100代后,未发生质粒丢失.     

不同pH值条件下悬浮载体SBR反应器处理污染河水的试验

研究了不同pH值条件下悬浮载体SBR反应器处理污染河水的脱氮性能和微生物活性。结果表明,初始pH为7.0时,悬浮载体SBR反应器处理污染河水的脱氮性能最好,NH4^＋-N和TN去除率分别为100%和36.6%。在初始pH 7.0时,悬浮相和附着相污泥亚硝化活性均达到最高,分别为6.81 mgNH4＋/（gMLVSS.h）和5.42 mgNH4^＋/（gMLVSS.h） 悬浮相污泥在pH 9.0时硝化性能最好,达到2.31 mgNO2^-/（gMLVSS.h）,而附着相污泥在pH 8.0时硝化性能达到最佳状态,为1.03 mgNO2^-/（gMLVSS.h） 在pH 8.0时,悬浮相和附着相污泥反硝化活性最强,分别到达13.98mg NO3^-/（gMLVSS.h）和12.72 mgNO3^-/（gMLVSS.h）。     

中国虎纹捕鸟蛛神经毒素肽基因的克隆及在酵母中的表达

从中国珍稀毒蜘蛛种虎纹捕鸟蛛的粗毒中分离纯化的虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ(HWTX-Ⅰ)是含33个氨基酸的多肽.有关实验已证实,HWTX-Ⅰ是一种作用于突触前膜的神经毒素和高阈值钙通道抑制剂,在电刺激时HWTX-Ⅰ也影响交感神经释放肾上腺素和迷走神经释放乙酰胆碱,这些结果表明,HWTX-Ⅰ具有潜在的镇痛活性.本文报道通过RT-PCR方法克隆、测定了HWTX-Ⅰ的cDNA序列.在此基础上,以pPIC9K为表达载体和GS115为宿主,筛选His Muts克隆,以甲醇为诱导剂,成功地构建并在毕赤酵母系统分泌表达HWTX-Ⅰ基因.进一步分析HWTX-Ⅰ表达产物,生物活性实验观察到酵母表达体系所获得的HWTX-Ⅰ产物具有与天然HWTX-Ⅰ相似的生理活性.图4参10     

β-甘露聚糖酶基因在枯草芽孢杆菌中的克隆及表达

从Bacillus subtilis JNA 3-10中克隆出β-甘露聚糖酶基因成熟肽链编码序列manA1和含信号肽的β-甘露聚糖酶基因manA2,在B.subtilis 168中克隆表达,分别筛选获得高效分泌表达β-甘露聚糖酶的重组菌株BPM1001(pMA5-manA1/B.subtilis 168)和BPM1002(pMA5-manA2/B.subtilis 168),结果表明菌株BPM1002总酶活力是菌株BPM1001的9.65倍,是原始菌株的13.1倍.在基因manA2下游引入His序列克隆出β-甘露聚糖酶基因manA3,获得枯草芽孢杆菌168重组菌株BPM1003.采用Ni-NTA柱纯化重组菌株BPM1003分泌表达的β-甘露聚糖酶,并研究其酶学性质,该酶促反应的最适pH为6.5,最适温度为65℃,在37℃条件下保存一个月酶活力依然保留有77.8%.5 L发酵罐放大实验结果表明魔芋粉对于产β-甘露聚糖酶具有明显的诱导作用,酶活力最高可达2 748.82 U/mL.图9表3参19     

猪精液酸性N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的纯化及性质水

以杜洛克猪精液为材料,采用硫酸铵分级沉淀、DEAE-32阴离子交换柱层析和Sephadex G-100分子筛柱层析纯化,获得纯化倍数为27.64、比活力为1 773.25 U mg~(-1)的酸性N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶纯酶制剂.经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定,纯酶两种亚基相对分子质量分别为129.13×10~3和62.24×10~3.对其酶学性质的研究结果表明,酶的等电点为5.10,最适pH值为5.5,最适温度为60℃.酶在pH 3.6~9.2、温度10℃～55 ℃的范围内较稳定.以对硝基苯-N-乙酰-β-D-氨罐葡萄糖苷(pNP-NAG)为底物,测得米氏常数K_m为0.455 mmol L~(-1),最大反应速度V_m为17.34μmol L~(-1)min~(-1),活化能为41.70 kJ mol~(-1).图8表1参15     

广东鲂幼鱼对铜、镉胁迫的氧化应激响应及其指示意义

广东鲂（Megalobrama terminalis）是具重要经济价值的珠江流域特有鱼类,已列入国家级水产种质资源保护品种。近年来,随着河流固有生境持续破坏,重金属等水体污染问题不断加剧,以广东鲂为代表的当地特有鱼类资源急剧下降。文章以铜、镉暴露对广东鲂幼鱼48 h的半致死浓度值LC50暴露浓度强度为1个毒性单位（TU）为基准,以室内静水实验法研究了铜、镉离子在低效应浓度、中效应浓度、高效应浓度（分别对应于0.01 TU、0.03 TU和0.11 TU）胁迫对广东鲂幼鱼的氧化应激效应,以期找出适宜的生物标记物,完善珠江水域污染评价与预警体系。结果显示,广东鲂幼鱼MDA、GSH、T-AOC、SOD和CAT（以Pr计）随暴露浓度及暴露时间发生变化,其范围分别在1.08~7.34 nmol·mg-1、0.42~22.82 mg·g-1、0.10~1.32 U·mg-1、2.45~13.24 U·mg-1和0.01~0.09 U·mg-1之间。其中,GSH、MDA和T-AOC在铜、镉暴露后第1天迅速响应至高值,相应的各浓度处理组明显高于对照组。曲线回归结果显示,GSH与暴露浓度c（以TU量计）之间呈显著的二次曲线关系,拟合方程为GSH=-2112（c-0.084）2＋18.1,r=0.847,n=10,P=0.012,暴露浓度阈值为0.084 TU。SOD和CAT则在暴露后第4天响应至高值。曲线回归结果显示, SOD 与 c 及 CAT 与 c 之间均呈显著的二次曲线关系,拟合方程分别为SOD=-2073（c-0.059）2＋14.3,r=0.840,n=10,P=0.014;CAT=-21.2（c-0.056）2＋0.102,r=0.877,n=10,P=0.006,相应的暴露浓度阈值分别为0.059 TU和0.056 TU。与暴露浓度呈显著的二次曲线关系的各指标中,GSH响应最为迅速,SOD和CAT的响应最为灵敏,加之SOD与CAT相关性极强,表明GSH、SOD和CAT这3种氧化应激指标可作为珠江流域水体污染的潜在生物标记物。     

团头鲂谷胱甘肽S-转移酶基因的克隆及其在氨氮胁迫中的表达分析

谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)是一类多功能蛋白家族,主要参与解毒和抗氧化防御过程。为了研究GST在团头鲂(Megalobrama amblycephala)肝脏解毒过程中的作用,克隆并分析了团头鲂1个谷胱甘肽S-转移酶基因(命名为MaGST)cDNA序列,采用实时荧光定量PCR研究了其在氨氮胁迫下的表达规律。MaGST包含1个长218个氨基酸的完整开放阅读框,具有GST蛋白家族的保守碱基和保守结构域。通过MEGA 5.0软件分析系统进化树发现,团头鲂GST与其他动物mu型GST聚为一簇,表明团头鲂GST属于mu型GST。荧光定量PCR结果显示MaGST基因在团头鲂各组织中均有表达,在肝脏和鳃中表达量最高,肌肉中表达量最低,同时在氨氮胁迫过程中该基因在肝和鳃中的表达规律相似,均在胁迫期间表达量显著上调;氨氮胁迫24 h时鳃和肝组织均存在组织损伤。研究结果提示在团头鲂肝脏和鳃组织中GST基因参与了氨氮胁迫的解毒过程。将该基因的编码区重组到p ET-21(a+)载体后在大肠杆菌中得到诱导表达,重组MaGST的GST活力为(10.36±0.68)U·mg~(-1)蛋白。