重组大肠杆菌BL21（DE3）-pET28a（＋）-bgl诱导表达β-葡聚糖酶的条件优化

研究自行构建的产β-葡聚糖酶的工程菌E.coli BL21(DE3)-pET28a(+)-bgl在LB培养基中的生长特性,考察种子液的菌龄、培养基起始pH、接种量及诱导起始时发酵液菌浓度等对β-葡聚糖酶产生水平的影响;通过正交试验确定诱导剂IPTG及乳糖添加量、诱导温度及诱导剂作用时间.结果表明:培养基起始pH 7.0,对数生长中期的种子液(OD600为0.35)以接种量(体积分数)10%接入摇瓶发酵培养,37 ℃,200 r/min培养约3 h,菌液OD值达到1.0左右,添加终浓度分别为0.033 6 mmol/L的IPTG及10 mmol/L乳糖,24℃诱导6 h,发酵液清液中酶活达到最高(336.33 U/mL),菌体生长量为1.12 g/L,发酵液中总酶活达到459.32 U/mL,是原始菌株在相同条件下所产酶活的6.62倍.采用优化培养条件及诱导剂作用条件,重组菌在TB培养基中酶活水平进一步提高,诱导剂作用10 h,发酵清液中酶活为1 090.31 U/mL,总酶活1 570.83 U/mL,是原始菌在该条件下酶活的19.73倍,显示出重组菌具有广阔的工业化应用前景.     

耐热β-半乳糖苷酶基因在大肠杆菌中的表达

将来自嗜热脂肪芽孢杆菌IAM 110 0 1的高温乳糖酶基因bgaB亚克隆到具强启动子的大肠杆菌载体 pKK 2 2 3 3中 ,经IPTG诱导后 ,表达出的重组蛋白质仍具有耐高温活性 ,其相对分子质量与天然蛋白质相似 ,表达量为 1.5U/mg ,比出发菌株高 10倍     

蔗糖异构酶基因在Escherichia coli BL21(DE3)中的表达及重组菌的细胞固定化

分别利用IPTG和乳糖两种诱导物诱导蔗糖异构酶(SIase)基因在E.coliBL21(DE3)中实现表达,对诱导温度、诱导时机、诱导物浓度、诱导持续时间进行比较分析并优化,确定了二者的最佳诱导条件,在E.coli培养3h后(OD600约为0.9)添加终浓度为0.8mmol/L的IPTG(0.5mmol/L乳糖)在20℃(24℃)条件下诱导14h(12h)能获得最高的蛋白表达量及SIase酶活。在最优条件下以IPTG为诱导物时目的蛋白占总蛋白的41.6%,单位体积培养液中SIase酶活为12.37U/mL,以乳糖为诱导物时分别为27.2%,14.72U/mL,从收获酶活角度考虑可见乳糖作为诱导物的优势;而后利用海藻酸钠包埋法固定化重组菌,转化初始浓度为500g/L的蔗糖溶液,转化10～11h后异麦芽酮糖平均得率在83%以上,蔗糖平均转化率大于99%,固定化细胞能够连续稳定转化25批次,转化效率相对于原始菌提高了近55%。     

表达藤黄微球菌过氧化氢酶基因的工程大肠杆菌发酵条件优化

目的 优化表达重组藤黄微球菌(M.luteus)过氧化氢酶基因工程菌的发酵条件.方法 以生物量和目标蛋白表达量为判断标准,利用单因子试验和正交试验在摇瓶水平优化初始pH、IPTG浓度、诱导时机、诱导时间等影响工程菌发酵制备藤黄微球菌过氧化氢酶的发酵条件.结果 最佳发酵工艺参数:培养基初始pH 6.5,摇床转速180 r/min,装液量75 mL,接种量6％,培养温度37℃,诱导表达时间5h.蛋白表达量比优化前提高近30％,重组蛋白经Ni-NTA纯化和透析后,酶活性为166.0 U/(mg·protein),以实验条件相同野生菌酶活100.0 U/ (mg·protein)为对照,重组酶的酶活性提高66％.结论 工艺优化后,酶表达量及酶活性均显著提高.     

耐热β-半乳糖苷酶基因bgaB在枯草芽孢杆菌中的整合表达

来源于嗜热脂肪芽胞杆菌Bacillusstearothermophilus的耐热β 半乳糖苷酶基因bgaB被克隆到大肠杆菌-枯草芽胞杆菌穿梭质粒pMA5中,然后将外源基因及其表达调控序列亚克隆到枯草芽胞杆菌整合载体pSAS144中,转化Bacillussubtilis受体菌BD170,在5μg/mL的氯霉素抗性平板上筛选抗性转化子.经摇瓶发酵后,得到耐热乳糖酶的比酶活为0.32U/mg,是出发菌株比酶活的2倍.     

重组极耐热内切葡聚糖酶Cel12B的诱导条件及酶的纯化

构建重组菌(JM109/pET-20b-Cel12B)生产极耐热内切葡聚糖酶,研究了不同表达宿主、IPTG诱导时间、IPTG浓度、重组菌生长不同阶段添加IPTG对重组菌生产极耐热内切葡聚糖酶的影响。结果表明:最佳诱导时间是OD值为1.0,IPTG浓度从0.5到3.0对酶活表达影响不大,诱导8h后极耐热内切葡聚糖酶表达量基本不变,优化后重组菌(E.coliBL21-CodonPlus(DE3)-RIL/pET-20b-Cel12B)表达酶活比原来菌株(E.coliJM109(DE3)/pET-20b-Cel12B)提高了53.9%,经过热处理和亲和层析得到电泳纯的蛋白条带。     

重组融合蛋白MBP-PAI的表达、纯化及酶活测定

为了解决亚油酸异构酶(Linoleic Acid Isomerase,PAI)在大肠杆菌中形成包涵体的问题,选择麦芽糖结合蛋白(Maltose-Binding Protein,MBP)标签和低温诱导表达系统pColdV,构建了大肠杆菌重组表达菌株E.coli BL21(pCold-Mpai),并对其诱导表达条件进行了优化。SDS-PAGE电泳结果显示,融合蛋白MBP-PAI成功表达,重组菌的最佳诱导表达条件为:诱导温度15℃、IPTG添加量0.1 mmol/L、诱导时间12 h,在该诱导条件下,与未融合MBP的PAI相比,MBP-PAI的可溶性表达量为后者的18倍、酶活为后者的1.5倍。经过MBPTrap HP亲和层析柱纯化后,MBP-PAI纯蛋白质的比酶活为1.58 U/mg,能够转化亚油酸形成反10,顺12-共轭亚油酸。     

耐热β-半乳糖苷酶重组菌WB600/pMA5-bgaB发酵条件的研究

耐热β-半乳糖苷酶相比酵母来源的中温乳糖酶用于低乳糖牛奶的生产具有潜在的优越性。在已将来源于嗜热脂肪芽孢杆菌的耐热β-半乳糖苷酶基因(bgaB)克隆入枯草芽孢杆菌得到重组菌WB600/pMA5-bgaB后,对此重组菌的发酵条件进行了研究。重组菌WB600/pMA5-bgaB在发酵过程中具有良好的遗传稳定性,可溶性淀粉和胰蛋白胨是重组菌生长和酶活表达的适合碳源和氮源。WB600/pMA5-bgaB适宜的摇瓶培养条件为接种量3%～5%,装液量30～50/250 mL(三角瓶),起始pH7.0,摇床转速220r/min。在7L反应器中进行分批发酵,研究表明,pH调控和溶氧控制对提高工程菌发酵产酶具有明显帮助,pH控制在7.0,溶氧控制在50%可提高发酵酶活;补料培养后菌体密度OD_(600)可达到47,酶活达到37.5U/mL,比在初始条件下提高了10倍。     

褐色嗜热裂孢菌脱色过氧化物酶的表达及发酵条件优化

为了提高来源于褐色嗜热裂孢菌(Thermobifida fusca)的脱色过氧化物酶(TfuDyP)对蒽醌染料降解能力,将含有目的基因的重组质粒p ET-28a(+)-TfuDyP,转化至E. coli BL21进行异源表达,并对重组TfuDyP的发酵条件进行优化,分析酶活与血红素饱和度之间的关系。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)检测到分子质量为46 k Da的重组TfuDyP蛋白条带。TfuDyP的最佳诱导条件为:诱导剂(IPTG)浓度0. 3 mmol/L,诱导时间14 h,诱导温度30℃,在此条件下,TfuDyP比酶活达到27. 9 U/g。氯高铁血红素、5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)、谷氨酸(Glu)、FeCl_2、MnCl_2均可提高重组TfuDyP的催化活性,酶活的提高与血红素饱和度之间存在一定的正相关性。实验结果可为利用外源添加物提高血红素的饱和度,应用于染料脱色过氧化物酶的工业发酵提供理论依据。     

表达藤黄微球菌过氧化氢酶基因的工程大肠杆菌发酵条件优化

目的优化表达重组藤黄微球菌(M.luteus)过氧化氢酶基因工程菌的发酵条件。方法以生物量和目标蛋白表达量为判断标准,利用单因子试验和正交试验在摇瓶水平优化初始pH、IPTG浓度、诱导时机、诱导时间等影响工程菌发酵制备藤黄微球菌过氧化氢酶的发酵条件。结果最佳发酵工艺参数:培养基初始pH 6.5,摇床转速180 r/min,装液量75 mL,接种量6%,培养温度37℃,诱导表达时间5 h。蛋白表达量比优化前提高近30%,重组蛋白经Ni-NTA纯化和透析后,酶活性为166.0 U/(mg.protein),以实验条件相同野生菌酶活100.0 U/(mg.protein)为对照,重组酶的酶活性提高66%。结论工艺优化后,酶表达量及酶活性均显著提高。     

热稳定性过氧化氢酶工程菌株发酵条件的研究

重组大肠杆菌UM2 1携带来自嗜热脂肪芽孢杆菌过氧化氢酶的基因 ,在以IPTG作为诱导物时 ,在IPTG浓度为 0 75mmol/L、起始 pH6 5、装液量 5 0mL/2 5 0mL三角瓶的条件下 3 7℃诱导 3h ,酶的表达水平最佳 ;在以乳糖作为诱导物时 ,在乳糖质量浓度为 10 g/L、起始 pH7 5、装液量 5 0mL/2 5 0mL三角瓶的条件下 ,3 7℃诱导 5h ,酶的活力最高。乙酸的存在能够抑制酶的表达。工程菌在最适条件下酶活力可达 3 0 0 0 0～ 3 5 0 0 0U/L以上 ,约是原始菌株嗜热脂肪芽孢杆菌的 10倍。工程菌在无选择压力的条件下连续传代 60代 ,基本保持稳定 ,连续传代 10 0代 ,仍有 80 %左右的菌株携带重组质粒。     

乳糖诱导基因工程菌产β-葡聚糖酶及其酶学特性的研究

考察了乳糖替代IPTG诱导重组大肠杆菌产β-葡聚糖酶的可行性,分别对乳糖作为诱导剂时的终浓度、诱导时机、诱导时间和温度等方面进行了研究。结果表明,工程菌培养6h（OD600达到0.7左右）后,加入终浓度为10mmol/L的α-乳糖,升温至41℃,诱导6h,酶活可达到830.7U/mL。与IPTG相比,酶活提高2倍左右,发酵周期缩短70%。该酶pH稳定范围较宽,热稳定性良好,在生理温度（70℃左右）下活性高,说明乳糖可以作为基因工程菌的高效诱导剂。     

乳糖诱导纤维二糖差向异构酶的表达及热处理纯化

以Caldicellulosiruptor saccharolyticus纤维二糖差向异构酶(Cs CE)高效表达菌株E.coli BL21(DE3)为表达载体,研究乳糖替代异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导Cs CE表达的效果。结果表明,在菌体培养至OD600=0.6时加入终浓度为10 g/L的乳糖,25℃下诱导20 h,最终发酵液中Cs CE酶活达801 U/L,较最优条件下IPTG诱导的酶活力提高1.4倍,粗酶液的比酶活提高37%。然后,根据Cs CE的热稳定性,采用热处理工艺对粗酶液进行纯化。经70℃、2 h热处理,绝大部分的杂蛋白变性沉淀,粗酶液中可溶性蛋白浓度降低85.9%,比酶活由0.89 U/mg提高到5.46 U/mg,纯化倍数达到6.14倍,酶活回收率为86.6%。乳糖诱导Cs CE的高效表达结合热处理的初步纯化工艺,为Cs CE的工业化生产提供有益的借鉴。     

极端耐热木聚糖酶基因在大肠杆菌中的高效表达

海栖热袍菌Thermotogamaritima为嗜极端高温的厌氧细菌 ,其产生的极耐热性木聚糖酶B具有非常可观的工业应用前景。但编码该酶的基因xynB在大肠杆菌中的表达较困难。文中利用PCR技术将xynB克隆至原核表达载体pET 2 0b ,并与组氨酸标签进行融合构建成重组质粒 pET 2 0 xynB。研究发现 ,pET 2 0 xynB在稀有密码子AGA ,AGG和AUA得到加强的大肠杆菌宿主菌株BL2 1 CodonPlus(DE3 ) RIL中 ,木聚糖酶基因的表达水平远远高于在其他菌株中的表达。结合对重组菌的诱导条件的优化 ,使得重组蛋白表达量达到11 5 % ,比酶活达到 2 5 69U/mg ,比常规基因工程菌株提高 12 5倍。     

嗜酸芽孢杆菌普鲁兰酶在大肠杆菌中的表达及发酵优化

为了在3L发酵罐水平上提高重组菌E.coli BL 21(DE3)/pET20b(+)-BapulA的普鲁兰酶的表达量和胞外分泌,将嗜酸芽孢杆菌普鲁兰酶(Bacillus acidopullulyticus)在大肠杆菌中进行重组表达,并在3L发酵罐水平上对重组菌进行发酵优化,考察了发酵条件对重组酶表达的影响。重组菌发酵的最佳条件为:发酵前期菌体生长温度和pH分别为30℃和7.0,当菌体浓度OD_(600)达到50时,发酵温度降低至25℃,此时调节pH为6.2,同时开始流加乳糖[0.4g/(L·h)]进行诱导;在发酵过程中,当菌体浓度OD_(600)依次达到15,45,75时,分别加入浓度为1.5g/L的甘氨酸,当菌体OD600为105时,再加入浓度为3g/L的甘氨酸。发酵结束后普鲁兰酶的胞外酶活达659.0U/mL,最高总酶活达1 910.1U/mL,与摇瓶的初始总酶活(41.1U/mL)和胞外酶活(6.5U/mL)相比,分别提高了45.4倍和100倍。     

共表达抗氧化酶促进脂肪氧合酶在大肠杆菌中的表达

基于脂肪氧合酶(LOX)活性对宿主菌潜在的危害,分别共表达了超氧化物歧化酶和过氧化氢酶,以期提高铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa BBE来源的LOX在大肠杆菌Escherichia coli Rosetta (DE3)中的表达。将P. aeruginosa BBE超氧化物歧化酶基因sodB和sodM及E. coli过氧化氢酶基因katE克隆至pRSFDuet-1,分别得到表达质粒pRSF-sodB,p RSF-sodM和p RSF-katE,将上述表达质粒转化至表达LOX的重组大肠杆菌N6,得到菌株N6-B,N6-M和N6-K。在20℃和1 mmol/mL异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)条件下诱导70 h,N6-B、N6-M和N6-K胞内外LOX总酶活分别为21.6、28.1和7.1 U/mL,其中N6-B和N6-M较对照菌株N6(11.8 U/mL)提高了83%和138%。通过正交实验确定LOX较优的诱导表达条件为:IPTG浓度2 mmol/mL,诱导菌体浓度(OD600)2.5,诱导温度20℃。研究结果表明:共表达超氧化物歧化酶能有效促进LOX在大肠杆菌中的表达,为该酶高效异源表达研究提供了新思路。     

重组L-乳酸脱氢酶在大肠杆菌中的表达、纯化及活性研究

乳酸脱氢酶是生物法转化苯丙酮酸为苯乳酸的一种有效的酶。实验克隆到一种新型L-乳酸脱氢酶基因ldhL,来源于Lactobacillus plantarumSK-2(植物乳杆菌SK-2),GenBank接受号为FJ392647。以pET-22b(+)为载体质粒,E.coliBL21(DE3)为宿主细胞,构建了基因重组菌,IPTG可诱导目的蛋白的过量表达;经亲和层析纯化的重组蛋白样品进行SDS-PAGE电泳分析,约在37ku处出现显著的特征蛋白条带;重组LDH的比酶活为0.06U/mg。     

粘质沙雷氏菌PL-06磷脂酶A1在大肠杆菌中的分泌表达及其条件优化

克隆粘质沙雷氏菌PL-06磷脂酶A1基因pla A,与载体p ET-22b(+)连接构建重组质粒p ET-22b(+)-pla A,并将重组质粒导入受体菌E.coli BL21(DE3)中表达,构建得到重组菌AP22,IPTG诱导表达目的蛋白后将培养基蛋白进行SDS-PAGE分析显示:重组蛋白以可溶性蛋白的形式大量存在于发酵液中,分子质量约35 ku,与预期蛋白大小一致。以磷脂酶A1酶活为指标,在单因素实验的基础之上,通过正交实验得到摇瓶培养最佳条件为:氨苄青霉素终浓度30μg/m L,IPTG加量0.25 mmol/L,温度为34℃,OD600值为0.3,诱导时间4 h。在此条件下重组胞外磷脂酶A1酶活可高达8.6 U/m L,比优化前提高了43.3%。     

Clostridium clariflavum DSM 19732木聚糖酶Xyn2441的克隆表达及条件优化

Clostridium clariflavum DSM 19732是一种颇具应用价值的木质纤维素降解菌,尤其对半纤维素的降解能力非常高,国外学者已开始关注其中木质纤维素降解酶类的结构与功能,国内尚无相关报道。作者首次从复合菌系RXS基因组DNA中扩增出C.clariflavum DSM 19732的一个表达双功能木聚糖酶(糖苷水解酶家族(glycosyl hydrolase family,GH)10和11的木聚糖酶)的基因Clocl-2441,并将其与载体p ET28a(+)连接,在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)成功表达。重组菌最佳诱导表达条件为:添加诱导剂时的菌体量OD600值约为1.25、诱导剂IPTG浓度为0.5 mmol/L、诱导时间7~8 h及诱导温度25℃,此时胞内重组酶比酶活达到34.92 U/mg。经镍柱初步分离纯化后比酶活达713.16 U/mg,纯化倍数20.83倍,回收率27%。重组酶的最适反应温度和p H分别为70℃和6.5。     

一种耐低温α-乙酰乳酸脱羧酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达

从Bacillus subtilis L5-20染色体上克隆得到ALDC基因alsD,构建重组表达载体pMA5-alsD-His,将其转化到B.subtilis WB600中。SDS-PAGE结果显示ALDC在重组B.subtilisWB600中成功表达,其相对分子质量(Mr)为32×103。采用Ni柱亲和层析纯化重组ALDC,所得纯酶的比酶活为272.3 U/mg,总回收率为89.8%。该重组ALDC最适反应温度仅为25℃,在20～35℃范围内均表现出较高的活性。Ni2+对ALDC有一定的激活作用,Fe3+使ALDC活性完全丧失。经摇瓶培养,重组菌的ALDC酶活为27.0 U/mL,约为出发菌酶活的70倍。经5 L的发酵罐发酵放大试验,ALDC酶活最高可达75.9 U/mL。