绿色木霉葡聚糖内切酶(EGⅠ)基因克隆及在酿酒酵母中的表达

以纤维素酶工业生产菌株绿色木霉Sn-9106的总RNA为模板,采用RT-PCR技术获得大小为1 400 bp的cDNA片段,该序列与GenBank中的E00390葡聚糖内切酶序列相比,氨基酸序列同源性达91%。将EGⅠ基因构建入表达载体pESC中,在GAL10启动子控制下,目的基因在酿酒酵母Fm135a中成功表达,所得葡聚糖内切酶经初步纯化后,SDS-PAGE检测为49 kD,比活力为2.45 U/mg。     

内切葡聚糖酶基因cel7b 在里氏木霉中的同源表达

用里氏木霉（Trichoderma reesei ）作为宿主同源表达内切葡聚糖酶基因。运用聚合酶链反应（PCR）技术从里氏木霉cDNA中扩增得到内切葡聚糖酶基因cel7b序列,并将其连接到载体p18-m2上构建重组质粒,将重组质粒转化到里氏木霉菌株中,通过筛选获得表达内切葡聚糖酶的重组里氏木霉工程菌。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）检测显示,发酵液中重组内切葡聚糖酶的分子质量约48 ku。摇瓶发酵结果显示,内切葡聚糖酶在重组里氏木霉中得到分泌表达,发酵液中的内切葡聚糖酶和滤纸酶活分别达到了726 U/mL和28.7 U/mL,分别为出发菌株酶活的2.9倍和1.1倍。玉米芯进行糖化试验结果显示,重组里氏木霉所产酶液糖化玉米芯的酶解得率为81.4%,比出发菌株提高了6.3%。     

绿色木霉内切葡聚糖酶的分离纯化及酶学性质研究

采用DEAE-650C弱阴离子交换层析、CM-650M弱阳离子交换层析、Sephacryl S-200凝胶层析和Octyl Sepharose CL-4B疏水层析等分离纯化技术,从绿色木霉M1发酵液中分离纯化得到4个电泳纯的内切葡聚糖酶组分(EG1、EG2、EG3和EG4),比活力分别为41.83,139.96,117.72,126.50 U/mg,分子质量分别为25.4,28.8,56.3,60.5 ku,最适反应温度分别为50,45,55,60℃,最适反应p H分别为6.0,5.0,4.0,5.0,米氏常数Km值分别为9.51,5.06,4.16,4.86 mg/m L。组分EG1、EG3和EG4在30~50℃范围较稳定,组分EG1、EG2和EG4在p H4.0~6.0范围稳定性较好,而组分EG3只在p H5.0的条件下较稳定。Zn2+、Mg2+和K+对组分EG4有激活作用,对组分EG1、EG2和EG3有抑制作用,Ca2+对组分EG1、EG2和EG3有激活作用。     

瑞氏木霉内切葡聚糖酶基因在酿酒酵母中的表达研究

将PCR合成的瑞氏木霉 (Trichodermareesei) β 内切葡聚糖酶I(EGI)cDNA基因片断分别插入酵母met1 0和 pgk1启动子和终止子序列之间 ,构建了在不同启动子控制下 ,具有不同拷贝数的eg1表达分泌质粒pRS41 5ME、pRS41 5PE和 pRS42 5PE。通过电转化使重组质粒转移至实验室酿酒酵母H1 5 8菌株中 ,分别得到了 3株酵母转化子H1 p、H2p和H1m。在 3株酵母转化子中 ,重组 β 内切葡聚糖酶I都能在酶自身信号肽序列引导下进行分泌型表达。在YPD培养基中 3株重组酵母生长速率大致相同 ,H1m ,H1 p与H2 p的内切葡聚糖酶活力分别为 70 .4,1 2 6.7和 1 2 5 .0U/mL。     

编码草菇中性内切葡聚糖酶Ⅰ的基因克隆与表达研究

采用RT-PCR法,以草菇Volvariella.volvacea V23总RNA为模板,克隆了包括自身信号肽在内的中性内切葡聚糖酶Ⅰ基因(egⅠ)的cDNA序列。测序结果表明,它全长1167 bp,编码389个氨基酸,推测第1～23位氨基酸为信号肽,第24～389位氨基酸为成熟肽,属于糖苷水解酶第5家族。PCR扩增成熟肽编码基因并将其插入到分泌型表达载体pPIC9K中,重组载体经SalⅠ线性化后电转化毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115,筛选得到了1株高产中性内切葡聚糖酶Ⅰ的工程菌株P.pastoris-EGⅠ1。SDS-PAGE检测表明,重组中性内切葡聚糖酶Ⅰ分子质量约为42 ku。在甲醇诱导96h时,酶活达到3 698 U/mL。     

β-1，4-葡聚糖内切酶基因在大肠杆菌中分泌表达

采用重叠延伸PCR合成技术将乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)分泌蛋白基因序列usp45(81 bp)和瑞氏木霉(Trichoderma reesei)β-1,4-葡聚糖内切酶成熟蛋白序列egl3(657 bp)连接成融合基因usp45-egl3,构建了分泌型重组质粒pMG36e-usp45-egl3及重组大肠杆菌E.coli DH5α/pMG36e-usp45-egl3。分析重组大肠杆菌的表达效果及表达产物降解纤维素的能力。结果表明,重组大肠杆菌DH5α/pMG36e-usp45-egl3经14 h培养能分泌酶活为226 mU/mL的β-1,4-葡聚糖内切酶,并有效地降解了羧甲基纤维素钠。其中分泌的β-1,4-葡聚糖内切酶降解羧甲基纤维素钠生成还原糖的速率为2.35 mg/(h·mL)。     

匍枝根霉TP-02内切葡聚糖酶基因eg2的克隆表达及功能分析

从匍枝根霉TP-02的cDNA文库中克隆得到内切葡聚糖酶基因eg2,在大肠杆菌BL21中成功表达,通过对其结构功能进行初步分析,并对EGⅡ的纤维素结合模块CBM1及催化结构域GH45区进行突变研究。结构分析表明:N39S可影响CBM1亲水平面的形成,V136D及E260D对GH45活性中心的改变较大。突变株的发酵特性显示,N39S可缩短达到峰值的时间,V136D及E260D可显著提高酶活。其中,突变株EGⅡ-F在发酵21 h后,酶活达到最高为1.321 IU/mL,比突变前提高了82.7%。     

内切葡聚糖酶与木聚糖酶在毕赤酵母中的共分泌表达

为实现内切葡聚糖酶和木聚糖酶在毕赤酵母中的共分泌表达,进而降低酶制剂的生产成本,构建含木聚糖酶基因的重组表达载体pPICZαA-Aoxyn11A,经SacI线性化后,电转化至含内切葡聚糖酶基因Aucel12A的重组毕赤酵母GSC7中,获得双重重组毕赤酵母GSCX8。经甲醇诱导表达后,GSCX8发酵上清液中内切葡聚糖酶和木聚糖酶的活性分别为47.77IU/mL和192.71IU/mL,为单独表达菌株GSC7和GSX5的85%和80%。酶学性质分析显示,内切葡聚糖酶的最适pH为4.0,在pH3.0~8.5稳定;最适温度为50℃,在60℃以下稳定。木聚糖酶的最适pH为5.5,在pH3.0~10.0稳定;最适温度为55℃,在50℃以下稳定。GSCX8遗传稳定性测试结果表明,内切葡聚糖酶和木聚糖酶在毕赤酵母中实现了稳定的共表达。     

色氨酸W129在匍枝根霉内切葡聚糖酶EGⅡ降解纤维素过程中的作用

通过对匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)内切葡聚糖酶EGII进行结构功能分析,发现其活性中心入口处的色氨酸W129在水解纤维素的过程中起着关键作用。对该位点进行定点突变(W129A),并研究了它对EGII和催化区(CD)的影响。经原核表达及纯化,获得目的蛋白EGII-W129A和CD-W129A。酶学特性研究结果显示,重组蛋白的比酶活、kcat和kcat/Km均低于EGII和CD,比酶活分别下降了23.8%和35.7%,同时Km值均有所提高。W129A导致酶与底物的亲和力和催化效率下降,使酶活力降低的原因主要是其减弱了活性中心入口处纤维素链的载入效率,即Trp129在EGII水解纤维素过程中起到加载纤维素链的重要作用。     

一株绿色木霉产纤维素酶的性质研究

摇瓶培养绿色木霉得到纤维素酶粗酶液,分别测定C1酶、Cx酶、β-葡萄糖苷酶的活力并测定温度、pH、底物浓度、金属离子对不同酶组分活力的影响。结果表明不同反应条件对不同酶组分的活力影响各异。     

纤维素酶高产菌株的诱变选育

以绿色木霉13010为出发菌株,利用诱变因子的协同作用,对其进行了诱变育种,得到酶活力较高的突变菌株绿色木霉GL13010。实验结果表明：紫外线、亚硝酸钠诱变因子对绿色木霉13010菌体细胞的致死作用表现出相似的趋势,在一定范围内都与诱变剂量呈线性正相关。在协同诱变条件下,多轮反复诱变绿色木霉13010后,菌株的酶活力有大幅提高,最终筛选得到了产纤维素酶活力单位提高了70．63％的菌株-GL13010。     

碳源对绿色木霉ZC产中性纤维素酶的影响

筛选得到一株高产中性纤维素酶的绿色木霉ZC,对其培养基中的碳源进行了优化,探讨了碳源的种类、混合碳源以及碳源与麸皮的比例对其产酶的影响,确定了以4 g/dL玉米秸秆粉、1g/dL麸皮为主的发酵培养基,此培养基中纤维素酶滤纸酶活可达321.12 U/mL.     

一株纤维素酶产生菌的抗阻遏选育

从沂蒙地区灌木枯枝中筛选到一株产纤维素酶菌株,初步鉴定为绿色木霉(T.viride Persex Fx NS90).该研究考察了不同浓度阻遏剂甘油、葡萄糖、纤维二糖对菌株生长和产酶的影响.结果显示:菌株生长的生物量随发酵培养基中甘油、葡萄糖、纤维二糖的浓度增加而提高,当培养基中分别含0.6%的甘油或0.4%葡萄糖时,菌株的相应发酵产酶活力较高,葡萄糖的浓度达2%时,菌株发酵产酶能力受到明显抑制,纤维二糖浓度对菌株发酵产酶没有明显的影响.实验采用紫外和微波对筛选菌株进行诱变处理,在含一定浓度阻遏剂的分离培养基上进行修复筛选,对选育出突变菌株的显微形态、抗阻遏性能和发酵产酶能力进行考察.结果表明:经紫外照射90s,微波辐射60s,结合2%葡萄糖平板修复选育,筛选到的突变株在生长过程中,菌落由黄色逐渐变为绿色,呈现黄色孢子,相对于出发菌株其抗阻遏性能明显提高,摇瓶发酵产CMCA和FPA酶活分别提高了41.0%和44.95%.     

绿色木霉HY-07液体发酵产纤维素酶的研究

以玉米芯为主要原料,通过单因素和正交试验对绿色木霉HY-7液体发酵产纤维素酶的最佳工艺条件进行优化.结果表明,最佳产酶条件为:250mL三角瓶添加Mandels无机营养液75mL,添加玉米芯2.0%,蛋白胨0.05%,吐温80 0.1%,调整pH值为5.0;茵龄78h.接种量4.0%,转速150 r/min,28℃恒温振荡培养102h,该条件下,其酶活为401.7u/mL,比优化前提高了44.6%.     

绿色木霉固态发酵纤维素酶生物量的测定及发酵培养基的初步优化

为了测定绿色木霉固态发酵纤维素酶的生物量，采用紫外分光检测固态发酵过程中麦角固醇的量．确定了其最佳提取工艺：在75℃恒温水浴中反应0．5h，用乙醚萃取，乙醇定容，紫外282nm检测．在此基础上对绿色木霉固态发酵的培养基进行了初步的优化，并得到了最佳的培养基组合：碳源为蔗糖，无机氮源为(NH4)2SO4，水料质量比为2．2，pH为5．5．用该培养基，CMC酶活和滤纸酶活分别比优化前提高了21．0％和44．1％．     

高效丢糟纤维素分解菌的筛选及产酶研究

从白酒丢糟堆腐物中筛选出5株分解丢糟纤维素能力强的菌株,以其中降解能力最强的绿色木霉S7为出发菌株。通过对其固态发酵产酶条件的单因素优化试验,初步确定其固体培养基质中丢糟粉与麸皮的最适质量比为4∶1,硫酸铵2%,初始pH值为4.0,30～35℃发酵96 h,羧甲基纤维素酶活和滤纸酶活分别达到57.08μg/min.mL和26.02μg/min.mL。     

绿色木霉JD-1固态发酵玉米芯产纤维素酶条件优化

以玉米芯与麸皮为主要原料,对影响绿色木霉（Trichoderma viride）JD-1固态发酵的因素如玉米芯与麸皮的比例、氮源浓度、发酵温度、时间、料水比等进行研究。在单因素试验的基础上,采取正交试验设计进行优化。结果表明,最佳固体发酵条件为即玉米芯与麸皮质量比为7∶3,培养温度30 ℃,料液比1∶2.0（g∶mL）,培养时间96 h,接种量为10%。在此优化条件下,羧甲基纤维素酶活力达8.95 IU/g,滤纸酶酶活力达2.00 IU/g。