耐高温α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的高效表达

高温α-淀粉酶是发酵行业用量最大的酶类,为了实现高温α-淀粉酶基因的高效表达,本研究比较了不同启动子对地衣芽孢杆菌的耐高温α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中表达的影响.分别用强启动子P43和地衣芽孢杆菌的耐高温α-淀粉酶基因自身启动子构建了表达载体pP43NMK-amy和pUBCl9-amy,并在枯草芽孢杆菌BacillussubtilislA752S中进行表达.结果表明,与地衣芽孢杆菌的耐高温α-淀粉酶基闪自身启动子相比,采用P43启动子的耐高温α-淀粉酶其表达水平提高了8.9倍.而且在枯草芽孢杆菌B.subtilislA752S中分泌表达的α-淀粉酶仍具有耐高温的特性,酶反应的最适温度为90℃,表明酶的热稳定性南蛋白质本身的氨基酸序列决定的.     

运动发酵单胞菌共表达α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶发酵甘薯生产乙醇

运动发酵单胞菌是乙醇发酵的极佳菌种,但其所能利用的发酵底物范围狭窄,不能利用淀粉作为发酵底物.为增加其利用底物的范围使其能够水解淀粉,本研究构建了3种表达淀粉酶的运动发酵单胞菌菌株:1)Zymomonas mobilis(pAmyE)表达α-淀粉酶;2)Z.mobilis(pGA)表达葡萄糖淀粉酶;3)Z.mobilis(pAmyGA)共同表达α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶.DNS法测定淀粉酶活显示,每种转化菌株的胞外淀粉酶活性均高于胞内,且两种淀粉酶共表达的酶活高于这两种淀粉酶单独表达的酶活之和,说明这两种淀粉酶能够协同作用降解淀粉.对于重组菌株Z.mobilis(pAmyGA),约59.3%的淀粉酶活性都在胞外检测到.用淀粉含量高且耐贮存的徐薯18匀浆加少量葡萄糖作为培养基直接用上述3个菌株发酵生产乙醇.结果显示,共表达α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的重组菌株Z.mobilis(pAmyGA)的乙醇产量为54.7 g/L,达到了理论值的83.2%,表明本研究得到了能够直接高效利用淀粉生产乙醇的运动发酵单胞菌的菌株.     

耐高温α-淀粉酶在溶源性枯草杆菌表达系统中的高效表达

构建了高效表达耐高温α-淀粉酶的枯草芽孢杆菌表达系统,并研究了该表达系统的主要特点.通过PCR扩增由地衣芽孢杆菌的基因组DNA分离高温淀粉酶基因后,将其克隆到质粒pSG703中.然后用pSG703质粒转化含温和性噬菌体φ105MU331的枯草芽孢杆菌,通过同源重组使高温淀粉酶基因插入到溶源性枯草芽孢杆菌的染色体上,并处于φ105MU331的强启动子下游.由于高温淀粉酶基因处于噬菌体的强启动子下游,在热诱导后可以实现高温淀粉酶的高效表达,诱导后8h内分泌到培养液中的高温淀粉酶活性可以达到9.58×103u/mL.本文构建的重组高温淀粉酶表达系统具有稳定、高效和杂蛋白分泌少的特点.图5参16     

地衣芽孢杆菌Lan群体感应系统挖掘及鉴定

地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）是一种重要的工业菌株，但目前研究或生产中均主要应用野生型及其传统诱变衍生菌株，对调控认识不足和标准化生物元件缺乏严重限制了该菌株应用的拓展.为开发地衣芽孢杆菌新型调控、表达元件,本研究挖掘地衣芽孢杆菌内源群体感应（quorum sensing,QS）系统Lan QS系统，以荧光蛋白作为报告基因研究转录表达特性，并利用细胞密度无关的组成型启动子鉴定基因簇中调控元件功能.结果表明，lan基因簇与已报道的Agr QS系统具有一定同源性，lanC、lanA、lanB在16 h达到一定细胞密度后开启表达.其下游元件Ptr1启动子具有前期（5 h）表达极弱、后期（48 h）表达脉冲型增长的特性，荧光强度最高可达组成型强启动子Pshuttle-09的30倍；同时，Ptr1的表达依赖胞外信号分子，去除原有培养基后，后期（48 h）Ptr1荧光强度降为对照的30%. lanCBDA完整基因簇、lanC、lanBD和lanA的表达均使Ptr1高表达时期提前，其中lanC、lanA的效应最显著.综上所述，Lan QS系统为地衣芽孢杆菌内源QS系统，...     

一株多菌灵降解菌NY97-1的分子鉴定及GFP标记

用PCR方法扩增的多菌灵降解菌NY97-1的16SrDNA片段经TA克隆后,进行序列测定和BLAST同源序列比较分析,确定了其分类地位为短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus,B.p).经BamHⅠ酶切的启动子探针载体pUC19-gfp与NY97-1基因组DNA的Sau3AⅠ酶切片段酶连,酶连产物转化E.coliDH5a,建立B.p的启动子基因文库.挑选其中的两个强阳性克隆,亚克隆来自短小芽孢杆菌总基因组的启动子活性片段F4、F5,构建大肠杆菌-短小芽孢杆菌穿梭表达载体pNW33N-F4-gfp、pNW33N-F5-gfp.通过电转化得到gfp在B.p中的两株标记菌株.在荧光显微镜下,观察到了明亮的绿色荧光,证明活性片段F4、F5均具有组成型启动子的功能,实现了gfp基因在B.p中组成型表达,且遗传稳定,为今后研究多菌灵降解菌B.p在自然环境中的定殖、分布及动态变化打下了基础.图3表2参20     

碱性果胶酯裂解酶工程菌的构建

从本研究室筛选的BacillussubtilisWSHB04-02菌株中扩增出编码碱性果胶酯裂解酶的结构基因PL,将其插入大肠杆菌分泌表达载体pET22b( )多克隆位点,得到重组载体pET22b( )PL.序列分析表明,所获PL基因与已报道的B.subtilisSO113的PL基因的同源性为98%.重组载体在大肠杆菌BL21(DE3)中得到表达.SDS-PAGE分析显示,表达产物的分子量(Mr)均为43×103,同核酸序列测定所推导的值相符.该工程菌经IPTG诱导后,胞内酶活为8U/mL.研究发现,碱性果胶酯裂解酶不仅在胞内有酶活,胞外也有酶活,说明所构建的表达体系可使该酶向胞外分泌.图3表1参6     

苏云金芽胞杆菌YBT-1520中SigL及其增强子结合蛋白的结构与功能分析

为揭示SigL及其增强子结合蛋白(EBPs)在苏云金芽胞杆菌(Bt)中的调控功能,在全基因组测序的基础上,采用生物信息学方法,对YBT-1520菌株的SigL及其EBPs的结构和功能进行深入分析.结果表明,YBT-1520基因组中存在1个SigL和6个EBPs,而且EBPs在结构上具有丰富的多样性,包含了EBPs的所有可能的结构域组织类型.SigL所调控的基因涉及11个假定的COG代谢途径,其中包括能量代谢、氨基酸代谢、翻译与细胞周期等.根据EBPs在基因组的位置推测,YBT-1520的EBPs参与γ-氨基丁酸代谢途径、精氨酸代谢途径、支链脂肪酸降解途径、多糖分解代谢等代谢途径的调控.本研究将为揭示Bt杀虫晶体蛋白大量表达的调控机制提供新的思路.     

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.     

利用甘油脱水酶基因构建产3-羟基丙醛工程菌及其表达比较

3-羟基丙醛(3-HPA)是一种重要的化工产品,可由甘油经甘油脱水酶作用后生成.为获得产3-HPA基因工程菌,在已构建含甘油脱水酶基因及其激活因子大亚基质粒pEtac-dhaB-gdrA的基础上,构建了包含小亚基gdrB激活因子的重组质粒pEtac-dhaB-gdrA-gdrB.利用大肠杆菌通用tac启动子将该质粒在不同Escherichia coli BL21、DH5a及JM109中进行表达.阳性转化子经IPTG诱导后,提取总RNA,以cDNA为模板进行RT-PCR发现,目标基因在不同宿主都能较好转录.SDS-PAGE、酶活测定和3-HPA浓度测定结果表明,目标蛋白表达存在差异;酶活分别为4.7(±0.44)、3.5(±0.95)、8.1(±0.66)U/mg;发酵液中3-HPA的含量分别为0.012(±0.0044)、0.014(±0.003)、0.375(±0.018)g L-1,重组E.coli JM109/pEtac-dhaB-gdrA-gdrB具有较好的甘油脱水酶基因表达和产3-HPA性能.该基因工程菌与克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)相比,发酵副产物明显较少,有利于后期提取,为生产3-HPA提供了一条新思路.     

检测致畸物的gfp基因工程菌的构建

RecA与UvrA是细胞SOS系统中重要的修复蛋白，在细胞DNA损伤后诱导表达．将报告基因绿色荧光蛋白基因（gfpmut3a）分别置于recA和uvrA启动子调控下，构建成质粒pRecAgfp和pUvrAgfp，并转化E．coli DH5α，构建成检测菌株ERS101和EUS101．试验发现，菌株ERS101和EUS101在致畸物吖啶橙处理后，GFP的表达量增高，菌悬液经507nm的蓝光激发后产生的绿色荧光明显增强，且与吖啶橙的浓度具有一定的相关性，即使在0．5μg mL^-1的吖啶橙诱导下也能检测到荧光增强效应．对硝基酚等多种致畸物处理后的检测菌株均有荧光增强效应．图4表1参9     

豆豉纤溶酶在枯草杆菌WB800中的高水平表达

一个来源于豆豉产生菌DC12的新的纤溶酶基因序列被克隆测序.为了实现在枯草杆菌中高水平表达豆豉纤溶酶,将来源于枯草杆菌168的重叠启动子P43序列以及转录终止信号序列通过重叠延伸融合,将融合序列克隆到大肠杆菌-枯草杆菌穿梭载体pBE3中,构建了pBEP43载体.将豆豉纤溶酶基因插入到载体pBEP43后转化枯草杆菌WB800.结果表明,在P43启动子驱动下,豆豉纤溶酶基因在重组菌中的对数生长期和平衡期均获得了表达且分泌到培养基中.重组菌经培养后上清液中的纤溶酶活性最高达1270U/mL,是豆豉纤溶酶基因在自身启动子驱动下表达量的1.87倍和野生菌株枯草杆菌DC12表达量的4.1倍.图5参16     

镧(Ⅲ)离子诱导的菲律宾蛤仔金属硫蛋白性质研究

稀土离子能否诱导海洋生物的金属硫蛋白(MT)合成,将影响到MT对海水重金属的指示作用.以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为试验动物,采用含镧(Ⅲ)离子(La3+)的人工海水对其进行暴露培养,测定蛤仔鳃部和内脏中MT含量.结果表明,La3+暴露能够增加蛤仔体内MT含量,其中,10～1×100μg·L-1的La3+对鳃部诱导作用较大;10～1×10000μg·L-1的La3+对内脏MT均有较好诱导;同时,过柱层析洗脱液的光谱扫描及十二烷基的硫酸盐钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)分析表明,La3+诱导的蛤仔内脏中的MT在258nm处有特征吸收峰,主要以二聚体和三聚体的形式存在,分子量为13.1kD和18.3kD.     

人类转录因子样新基因TFL76的初步研究

运用基于基因组数据库特定基因同源基因的克隆策略得到人类新基因TFL76 ,它编码 12个C2 H2 型锌指基序 .其cDNA序列长 2 2 6 8bp,预测的编码蛋白含 6 77个氨基酸 ,分子量 (Mr)为 76× 10 3 .生物信息学分析表明 ,TFL76的N末端含有多种蛋白激酶的磷酸化位点和核定位信号 ,具有转录因子的特征 .染色体定位为 19q13.4 ,此位点存在很多与癌症相关的基因 .对 9.5d和 10 .5d的鼠胚进行全胚原位杂交 ,结果表明 ,此基因在前肢芽和后肢芽表达较高 .图 5表 1参 5     

流加发酵及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母高密度培养合成谷胱甘肽的影响

通过7L罐考察了不同葡萄糖流加速率以及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母(Candida utilis)WSH02-08高密度发酵生产谷胱甘肽(GSH)的影响.结果表明,在恒定速度(5.5g L-1h-1)流加葡萄糖30h的基础上,发酵45h后细胞干重最高达到73g L-1,此时向发酵罐中一次性添加L-半胱氨酸40mmol L-1,最终GSH产量和胞内GSH含量分别达到了1458mg L-1和2.26%.图4表1参11     

诺氟沙星对海月水母螅状体Hsp70基因、GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因表达的影响

诺氟沙星(norfloxacin,NFLX)广泛应用于水产养殖中的鱼类细菌性疾病治疗。为探讨诺氟沙星对海洋生物的毒性作用,选择海月水母螅状体为受试生物,考察了不同浓度诺氟沙星和不同暴露时间对GTP结合蛋白(GTP binding protein)、氧化应激蛋白(oxidative stress protein)和热休克70 k Da蛋白(heat shock 70 k Da protein,Hsp70)表达量的影响。结果表明,NFLX对海月水母螅状体的48 h的半致死浓度(48 h-LC_(50))是415.1 mg·L~(-1),NFLX对海月水母螅状体的毒性属于低毒。随着NFLX浓度的升高和培养时间的延长,Hsp70基因在第7天浓度300 mg·L~(-1)时表达量受到显著性诱导(P0.05),较对照组升高9.1倍;GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因的表达量都呈现先急剧升高后降低的趋势。2个基因均在第1天受到显著性诱导(P0.05),分别在NFLX浓度100 mg·L~(-1)和300 mg·L~(-1)时表达量达到最大值,较对照组升高10.15倍和50.5倍。Hsp70基因、GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因在实验期间都对NFLX表现出较好的响应。     

大鼠血红素加氧酶-1基因在乳酸乳球菌中的克隆与表达

采用RTPCR技术从大鼠脾总RNA中分离扩增HO1基因,将该基因克隆进pGEMTeasy质粒中,转化大肠杆菌DH5α,提取质粒,分析基因,酶切后与含有乳酸乳球菌启动子NisA的pSEC质粒连接,经电击转化,将重组质粒转入乳酸乳球菌NZ9000中,转化子在含有氯霉素的脑心浸液培养基上培养.用Nisin诱导HO1表达,SDSPAGE和Westernblot分析、鉴定表达产物,并且用分光光度法测定工程菌表达的HO1活性为0.45nmolmg(protein)-1h-1.图5参18     

ROS介导的氧化应激在INH诱导的细胞毒性中的作用及槲皮素的干预

为探讨ROS介导的氧化应激在异烟肼(INH)诱导L-02细胞毒性中的作用及槲皮素的干预作用,建立体外培养INH诱导L-02细胞氧化损伤模型,实验分为对照组(A)、INH组(B)、槲皮素低剂量组(C)及槲皮素高剂量组(D)。采用生化分析法检测L-02细胞培养液中天冬氨酸氨基转移酶(AST)和丙氨酸氨基转移酶(ALT)的活性;利用荧光探针检测L-02细胞线粒体内活性氧(ROS)水平;应用比色法检测L-02细胞内丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)的含量以及主要抗氧化物酶的活性。结果表明,与对照组相比,INH能显著增加L-02细胞培养液中AST和ALT的活性、细胞线粒体内ROS水平及细胞内MDA的含量(P0.01),并显著减少L-02细胞内GSH的含量及超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性(P0.01)。与INH组比较,槲皮素低剂量组L-02细胞培养液中AST的活性、线粒体内ROS水平及细胞内MDA的含量明显降低(P0.05),而细胞内SOD的活性明显增加(P0.05);高剂量槲皮素能显著降低L-02细胞培养液中AST和ALT的活性、细胞线粒体内ROS水平及细胞内MDA的含量(P0.01),并能显著增高L-02细胞内GSH的含量和主要抗氧化物酶的活性(P0.01)。与槲皮素低剂量组相比,槲皮素高剂量组的保护效应更明显(P0.05)。可见,ROS介导的氧化应激在INH诱导的L-02细胞毒性中发挥了重要作用,且槲皮素对INH诱导的L-02细胞氧化损伤具有保护作用。     

由一株青霉菌产生的聚乙烯醇降解酶

从纺织污水活性污泥中筛选得到一株新型聚乙烯醇(PVA)降解酶产生菌,根据形态学特征鉴定该菌属于青霉属(Penicillium sp.),实验室编号WStt02-21.这是由霉菌产生PVA降解酶的首例报道.在考察了菌株WSH02-21基本生长和产酶特性的基础上,研究了营养条件对PVA降解酶合成的影响.通过对营养条件的单因素考察和正交试验,确定了最优培养条件为PVA 40 g L-1、葡萄糖3.0 g L-1、NH4Cl 8.0 g L-1、KH2PO4 2.0 g L-1、酵母膏1.0 g L-1、:MgSO40.5 g L-1。、CaCl2 1.0 g L-1、NaCl 0.02 g L-1、FeSO4·7H2O 0.02 g L-1,初始pH 6.4.其中PVA浓度是影响Penicilliumsp.WSH02-21合成PVA降解酶的最重要因素.采用最优化条件进行验证试验,PVA降解酶酶活(4.4 U mL-1)略高于正交试验中的的最高酶活(4.3 U mL-1).图7表2参11     

铀胁迫对大豆与玉米幼苗细胞DNA损伤的彗星试验研究

以铀浓度为1000 μmol·L-1、800 μmol·L-1、600 μmol·L-1、400 μmol·L-1、200μmol·L-1和100μmol·L-1的6组铀溶液和对照组(0μmol·L-1)培养大豆和玉米幼苗,采用彗星试验研究铀胁迫对大豆和玉米幼苗细胞DNA的损伤情况.试验结果表明,铀浓度为1 000 μ...     

辛基酚对中国林蛙蝌蚪生长发育的毒性效应

为评价辛基酚(OP)对中国林蛙(Rana chensinensis)蝌蚪的急性毒性,将26期蝌蚪暴露在浓度为5.0×10-7～5.0×10-6mol·L-1OP的水体中进行急性毒性实验.结果显示,蝌蚪的死亡率随着OP浓度的升高和暴露时间的延长而增加,24、48、72、96h的半数致死浓度(LC50)分别为3.55×10-6、2.96×10-6、1.90×10-6、1.52×10-6mol·L-1;96h零致死浓度(96hLC0)为9.70×10-7mol·L-1;安全浓度(SC)为1.52×10-7mol·L-1.另外,为探讨SC以下OP对蝌蚪生长发育的影响,将26期蝌蚪连续暴露在1.0×10-7、5.0×10-8、1.0×10-8、1.0×10-9mol·L-1OP的水体中,并设1.0×10-7、1.0×10-8mol·L-1雌二醇(E2)阳性对照及空白对照,直至70%蝌蚪完全变态.在暴露20d、40d和70%蝌蚪完全变态时共3次测量蝌蚪及幼蛙的体长和体重,分别统计70%蝌蚪发育至跗蹠部伸长期、前肢伸出期和完全变态期所需的时间.结果表明,SC以下OP和E2对蝌蚪死亡率的影响不明显,但1.0×10-9～1.0×10-7mol·L-1OP和1.0×10-7、1.0×10-8mol·L-1E2可不同程度地延缓蝌蚪发育时间,降低蝌蚪体长和体重,并导致少数蝌蚪发育畸形.结果说明低浓度OP与E2相似,对蝌蚪生长发育具有抑制作用.