谷氨酸棒杆菌表达大肠杆菌来源海藻糖酶

对谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum,C.glutamicum）表达大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）来源海藻糖酶进行研究。构建重组C.glutamicum菌株Cgtrl表达E.coli BL21来源海藻糖酶。菌株Cgtrl海藻糖酶最适表达条件：诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside,IPTG）添加量为0.5 mmol/L,诱导温度为22℃,诱导时间为12 h。在最适表达条件下重组海藻糖酶酶活为9.1 U/mL。重组海藻糖酶酶学性质研究表明,未经纯化的重组海藻糖酶具有较好的底物特异性能,专一性水解海藻糖,海藻糖水解率在96%以上,低温条件下稳定性较好,能够长时间低温保存,最适作用温度为45℃,最适作用pH值为6.6。     

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。     

利用重组枯草芽孢杆菌L-氨基酸连接酶合成丙谷二肽

利用大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE 3)克隆并表达来源于枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ATCC 15245的L-氨基酸连接酶(L-amino acid ligase,Lal)基因,采用Ni-NAT亲和层析法分离纯化得到重组的Lal,并以L-丙氨酸和L-谷氨酰胺为底物制备L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(丙谷二肽).Lal属于ATP依赖酶,研究结果表明其最适反应温度和pH值分别为37℃和9.0,连续催化反应14 h可催化等摩尔的底物氨基酸(30 mmol/L)生成22.4 mmol/L的丙谷二肽,最高摩尔转化率可达74.7％.成功克隆表达了枯草芽孢杆菌的L-氨基酸连接酶,并将其应用于丙谷二肽的酶法合成,研究结果可为丙谷二肽的生物制造奠定理论基础.     

不同来源S-腺苷甲硫氨酸合酶在大肠杆菌中的表达及催化应用

S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine, SAM)是一种重要的代谢中间体,对机体代谢活动的正常运行起重要作用,它是由底物L-甲硫氨酸和ATP在SAM合酶催化下生成的,目前主要应用于医药行业。该研究首先以蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus和谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum基因组为模板扩增出SAM合酶编码基因BcmetK和CgmetK,以pETDueT1质粒为载体,以大肠杆菌E.coli BL21(DE3)为底盘细胞,构建了SAM合成菌株E.coli BL21/pETDuet1-BcmetK和E.coli BL21/pETDuet1-CgmetK。其次,针对SAM合成菌株全细胞催化合成体系条件进行了优化,重组大肠杆菌E.coli BL21/pETDuet1-BcmetK在最优条件[L-甲硫氨酸浓度50 mmol/L、ATP浓度50 mmol/L、1.2%(体积分数)的OD₆₀₀值约9.0的细胞悬浮液、600 mmol/L pTSoNa、50 mmol/L MgSO₄、100 mmol/L...     

重组大肠杆菌E. coli BL21/pET28a(+)-mle产苹果酸乳酸酶发酵条件的优化

该研究以实验室构建的重组大肠杆菌E. coli BL21/pET28a(+)-mle为研究对象,以L-乳酸量为评价指标,通过单因素和正交试 验研究了诱导温度、培养基起始pH值、异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷（IPTG）浓度和诱导时间对重组大肠杆菌E. coli BL21/pET28a (+)-mle分泌表达苹果酸乳酸酶（MLE）的影响。 结果表明,重组大肠杆菌E. coli BL21/pET28a(+)-mle分泌表达苹乳酶的最佳培养条件 为培养基起始pH值为5.9,诱导温度为28 ℃,IPTG 浓度0.6 mmol/L,诱导时间3 h。 在此优化条件下,L-乳酸产量为2.37 g/L,较优化前 提高9.48倍。     

磷脂酶D的重组表达及其在磷脂酰丝氨酸合成中的应用

对磷脂酶D(phospholipase D,PLD)进行重组表达,并探究其在生物催化合成磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)中的应用。以大肠杆菌E. coli BL21 (DE3)作为PLD的异源表达宿主,构建重组菌E. coli BL21(DE3)/p ET-28a(+)-sspld,通过蛋白分析确定其分子量,并对培养条件进行优化,进一步探究重组菌的酶学性质。在有机相-水相双相反应体系中进行PS的制备,并对制备工艺进行系统优化。成功构建了重组菌株E. coli BL21 (DE3)/p ET-28a(+)-sspld,通过蛋白分析确定其分子质量约为60 k Da。重组菌通过诱导条件优化,酶活最高可达38. 58 U/m L,是优化前的2. 26倍。PLD粗酶液的最适p H值为7. 5,最适反应温度为60℃。制备工艺优化结果表明40℃条件下,在8 m L的乙酸乙酯中溶解64 mg的卵磷脂,在4 m L酶液中溶解160 mg的L-丝氨酸,得到的PS转化率最高,可达28%,产量为1. 34 g/L。该PLD粗酶液催化性能良好,为酶法制备磷脂酰丝氨酸奠定了基础。     

大豆苯丙氨酸解氨酶(PAL)在大肠杆菌中的重组表达及活性鉴定

利用基因重组技术,克隆了大豆(Glycinemax(L.)Merr.)的苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)全基因,构建pET-GMPAL工程表达质粒,在大肠杆菌E.coliBL21(DE3)中进行诱导表达,并利用细胞裂解液得到的粗酶液转化L-苯丙氨酸生成肉桂酸。通过8%SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,获得了分子量在77.9kD的一条蛋白质特异表达带,特异蛋白质表达量达到总蛋白质含量的8%左右。通过初步发酵,获到具有PAL活性的粗酶液裂解液,粗酶的比活力达到211.7μmol/gpro·min(3529μkat/kg),高于红酵母PAL和欧芹重组PAL表达的比活力。结果表明克隆重组的大豆PAL基因通过表达质粒pET-GMPAL在E.coli中能高效地表达为有催化功能的高活力酶。     

白丝北里孢菌L-谷氨酸氧化酶的异源表达及酶学性质分析

为实现从L-谷氨酸到α-酮戊二酸（α-ketoglutaric acid,α-KG）的高效生物转化,将来源于白丝北里孢菌（Kitasatospora setae KM-6054）的L-谷氨酸氧化酶（L-glutamate oxidase,LGOX）在大肠杆菌（Escherichia coli）中实现异源表达,并研究其酶学特性。根据LGOX的氨基酸序列和大肠杆菌系统偏好性合成LGOX全基因序列,并通过pET28a（＋）/DE3系统在大肠杆菌中实现了功能表达。诱导剂异丙基硫代半乳糖苷（isopropyl-β-D-thiogalactoside,IPTG）终浓度为0.1?mmol/L,20?℃诱导18?h,重组大肠杆菌粗酶液酶活力可达49.10?U/mL。亲和层析获得酶比活力为45.98?U/mg纯酶,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳条带显示蛋白分子质量大小约为70?kDa。酶学性质研究表明：其最适反应温度和pH值分别为40?℃和6.0;Km值为1.23?mmol/L,Vmax值为76.24?μmol/（min·mg）,L-谷氨酸为该酶的最适底物。本研究确定了LGOX在E.?coli?BL21中的异源表达及酶学特性,为生物转化合成α-KG提供了新的参考途径。     

离子交换法提取酶促转化液中的L-茶氨酸

用717阴离子交换树脂提取酶促转化液中的L-茶氨酸,用静态和动态的方法考察了不同操作条件对固定床离子交换效果的影响。静态吸附实验表明,717阴离子交换树脂对酶促转化液中L-茶氨酸的最佳吸附条件为pH8.5,平衡吸附时间16min,吸附量为0.083mmol/g。L-茶氨酸转化液上样的最佳流速为0.5BV/h。按照以上条件,转化液稀释3倍上样,经0.5mol/L盐酸洗脱,旋转蒸发仪浓缩,醇沉结晶后,可得L-茶氨酸纯品。     

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.     

一种代谢芦荟苷的微生物筛选及其酶学性质初步研究

通过基因工程手段筛选到代谢芦荟苷的菌种——大肠杆菌(E.coli BL21(DE3),PET28(a))(ECUST0416,CGMCC NO.6114),发酵产生的酶液能够水解芦荟苷为芦荟大黄素。30℃、250r/min条件下发酵11h,产酶量可以达到148U/L发酵液。初步研究了酶液在不同温度、pH、底物浓度、PBS浓度、NaCl浓度、反应时间下的活性,从而确定酶活测定的最佳条件为:30℃、pH7.5、5mL粗酶液与5mL 40mmol/LPBS(pH7.5)混合组成反应体系、底物浓度3mg/mL、Nacl0.6%、反应时间为20min。酶反应产物经高效液相检测,纯度为98.5%,酶催化反应转化率为73%。质谱和核磁共振图谱结果表明,酶解产物为芦荟大黄素。     

重组大肠杆菌产Bacillus subtilis 168来源γ-谷氨酰转肽酶的摇瓶发酵优化

为实现来源于Bacillus subtilis的γ-谷氨酰转肽酶(GGT)高效胞外分泌表达,以基因工程菌E.coli BL21(DE3)/p ET-20b(+)/ggt为出发菌株,对其发酵产酶的诱导条件和培养基进行优化。最终确定其最优发酵培养基为:10 g/L甘油,21 g/L酵母粉,7 g/L蛋白胨,130 mmol/L磷酸盐;发酵条件为:37℃、200 r/min培养4 h,加入0.2 mmol/L IPTG后转入25℃,诱导40~48 h,优化后酶活达到81.2 U/m L,是未优化前的1.9倍。本研究结果为目前国内报道大肠杆菌摇瓶发酵产γ-谷氨酰转肽酶的最高酶活,为该酶的工业化生产奠定了基础。     

重组大肠杆菌P84A/MC1061诱导和表达卤醇脱卤酶的条件优化

考察重组工程菌E.coli P84A/MC1061的生长特性,并优化其在卤醇脱卤酶表达过程中的诱导条件和培养条件。在摇瓶发酵中,以阿拉伯糖诱导重组大肠杆菌P84A/MC1061表达卤醇脱卤酶。重点研究培养温度、装液量、摇床转速、培养基初始pH值、诱导时机、诱导剂添加量、诱导剂作用时间对卤醇脱卤酶的表达影响。在培养温度为30℃,装液量为25mL/250mL,摇床转速为200r/min,初始pH值为7.1时,当菌体量OD600值达到2时,按照1‰体积比添加L-阿拉伯糖,诱导培养22h后,发酵液OD值达到21.3,酶活力达到138555.3U/mL。研究发现,培养温度和初始pH值是基因工程菌E.coli P84A/MC1061诱导表达卤醇脱卤酶的显著影响因子,可为卤醇脱卤酶发酵生产的深入研究提供依据。     

肌氨酸氧化酶的酶学性质及失活机理

将来源于Bacillus sp.的肌氨酸氧化酶(SOX)基因在E.coli成功表达,并探索了肌氨酸氧化酶(sarcosine oxidase)酶学性质和失活机理。Bacillus sp.的肌氨酸氧化酶基因克隆入载体p ET28a,并转化至E.coli BL21(DE3)表达。经IPTG诱导8 h,对菌体破壁液进行SDS-PAGE电泳分析,发现在43 kDa处有明显蛋白质条带。采用亲和介质分离纯化获得较高纯度SOX。SOX酶学性质分析结果表明,其相对分子质量为43.8 kDa,最适反应温度40℃,最适反应pH值为8.0;20 mmol/L的Mn~(2+)对SOX具有明显激活作用;其动力学参数分析表明,肌氨酸作为底物时的K_m值为141.6 mmol/L,V_(max)为0.115 mmol/(L·min)。结合SDS-PAGE凝胶电泳、荧光光谱和圆二色性光谱分析,探明了液态SOX的失活机理。在37℃恒温条件下,随储存时间延长,SOX酶分子内部疏水基团逐渐暴露且二级结构被破坏,导致酶分子变性以及最终酶活力下降。为进一步提高SOX的酶活稳定性提供了理论依据。     

重组大肠杆菌全细胞催化合成4-羟基异亮氨酸

4-羟基异亮氨酸(4-HIL)是一种很有前景的药物,它具有促进胰岛素分泌、改善外周组织对胰岛素的抵抗性和调节血脂异常等作用,而L-异亮氨酸羟化酶(IDO)常用于4-HIL的生产。首先,克隆了苏云金芽孢杆菌来源的L-异亮氨酸羟化酶,实现了其在E. coli BL21(DE3)中的异源表达。其次,通过同源建模和蛋白质结构分析,本着将与底物氨基酸侧链结合的氨基酸残基从亲水性或长链疏水性结构突变成丙氨酸Ala的原则,对I156位点进行了定点突变,以增大底物结合口袋,扩宽底物通道进而提高4-HIL的产量。最后,对野生酶及突变酶的酶学性质、突变酶的羟基化反应体系进行研究,在最优催化条件下,分批补料转化底物进行4-HIL的生产。酶学性质结果显示,野生酶及突变酶I156A的最适温度均为25℃,最适pH均为7.0;突变酶I156A比酶活比野生酶提高了1.9倍,L-ILe转化率提高了28%。羟基化反应体系的最优转化条件为:20 mmol/L L-ILe,20 mmol/L α-酮戊二酸,8 mmol/L Fe~(2+),30 mmol/L抗坏血酸和HEPES(50 mmol/L,pH 7.0)缓冲液。在最优转化条件下,重组菌E. coli BL21/pET28a-ido~(I156A)进行分批补料转化底物,时间间隔为4 h,32 h后得到77.3 mmol/L 4-HIL,底物最高转化率98.35%。     

重组大肠杆菌生产海藻糖合酶发酵工艺优化

为了实现来源于嗜热栖热菌的海藻糖合酶的高效表达,对E.coli BL21(DE3)/p ET24a(+)-Tre S基因工程菌在3 L发酵罐进行了发酵工艺优化,获得的最优发酵条件为:诱导温度32℃,当OD600达到50时以0.2 g/(L·h)的速率补加乳糖进行诱导产酶,在该条件下发酵35 h时酶活达到472 U/m L,是优化前的2.3倍;进而采用该条件在30 L发酵罐进行了初步放大研究,酶活达到356 U/m L。由于该海藻糖合酶热稳定性好,因此尝试了高温处理破碎E.coli细胞以释放海藻糖合酶,结果表明,80℃处理30 min,海藻糖合酶的得率可达72.3%,具有工业化应用前景。     

地衣芽孢杆菌L-天冬酰胺酶I型的克隆表达及其在降低薯条中丙烯酰胺的应用

将L-天冬酰胺酶I型酶基因克隆并实现其在大肠杆菌中表达。重组酶活力为（63.64±3.18） IU/mL,比活力为945.79 IU/mg,最适催化反应条件为45 ℃、pH 10.0。45 ℃处理12 h后,重组酶的相对酶活力仍大于90%。该酶无谷氨酰胺催化能力,具有23.38%的D-天冬酰胺活性,其对L-天冬酰胺的Km值为12.19 mmol/L,最大反应速率Vmax为2.69 IU/mL。此外,将L-天冬酰胺酶I型应用于油炸薯条中,处理后的样品中丙烯酰胺含量降低58.39%。研究表明,地衣芽孢杆菌L-天冬酰胺酶I型具有应用于食品加工工业的潜力。     

酶法产L-丙氨酰-L-谷氨酰胺重组大肠杆菌pepD/pepN基因的敲除及其发酵优化

L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(L-alanyl-L-glutamine,L-Ala-L-Gln),是目前国内外公认的L-谷氨酰胺载体,在临床医学和营养学等领域有广泛应用。为了减少丙谷二肽在生物酶法生产过程中菌体对其降解,利用λRed同源重组系统,敲除大肠杆菌中肽酶D和氨肽酶对应的编码基因。与野生型菌株相比,双敲除突变菌株的全细胞酶活提高了0.29倍。对该菌株进行摇瓶发酵优化,得到最优培养基为(g/L):葡萄糖12、酵母提取物10、胰蛋白胨10、(NH_4)_2SO_4 1、KH_2PO_4 3、K_2HPO_4 1、MgSO_4 0.2;最优发酵温度为27℃;最佳反应条件为:Gln 200 mmol/L、Ala-Ome·HCl 200 mmol/L,反应p H 8.5,反应温度25℃。在最优条件下发酵36 h,丙谷二肽产量达到了14.51g/L反应液,是优化前的4.74倍。     

色氨酸转运系统改造对大肠杆菌产L-色氨酸的影响

近年来,转运系统改造已经成为氨基酸菌株菌种改良的重要手段。本研究以工业生产菌Escherichia coli MT-01/p Trp-01为出发菌株,首先利用Red重组技术,在菌株MT-01/p Trp-01基因组上敲除了色氨酸吸收基因mtr,发酵结果表明,敲除敲除突变菌的L-色氨酸产量达到35.87 g/L,与出发菌株E.coli MT-01/p Trp-01相比提高了32%;在此基础上,进一步考察了三种不同启动子(Pr,Ptac,Pser A)控制下L-色氨酸分泌基因ydd G的差异表达对菌体生长及菌株产L-色氨酸的影响。结果表明,当采用组成型启动子tac时,ydd G基因的过表达菌株L-色氨酸的产量为41.01 g/L,比mtr敲除菌株E.coli MT-11/p Trp-01的产量提高了14.3%,当采用温度诱导型启动子Pr调控ydd G基因表达时,L-色氨酸的产量与mtr敲除菌株E.coli MT-11/p Trp-01的产量相比提高了9.3%,L-色氨酸的产量达到了39.22 g/L;而采用基因ser A的天然启动子调控ydd G表达时,菌体的生长受到了明显抑制,L-色氨酸产量仅有27.1 g/L的色氨酸。综上,大肠杆菌基因mtr的敲除和基因ydd G的过表达均可以有效提高工程菌株生产色氨酸的能力。     

重组脂肪氧合酶基因工程菌破碎条件优化及其酶活力测定方法研究

建立适用于从重组E.coli中提取重组脂肪氧合酶非机械法的破碎条件。采用化学渗透法、冻融法和酶解法破碎重组E.coli细胞,并采用单因素试验和L25(56)正交试验对细胞破碎条件进行优化。结果表明:溶菌酶添加量为1.5mg/mL、溶菌酶处理时间40min、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)添加量为2.0mmol/L、吐温-60添加量为2%、冻融温度(-70℃冷冻37℃融解)、冻融次数3次,效果最佳,获得粗酶液的脂肪氧合酶(LOX)酶活力为6840U/mL,比优化前(4750U/mL)提高了0.44倍;并在此条件下,比较分光光度法、碘化钾-淀粉法和二甲苯酚橙法测定LOX酶活力,其中碘化钾-淀粉法简单、灵敏、快速,且测定体系具备肉眼可辨的特征颜色,可用于LOX酶活性高通量筛选。