生物转化法应用重组谷氨酰转肽酶合成L-茶氨酸

构建了一个高效表达大肠杆菌来源的GGT重组质粒pET28a-GGT并转化E.coli BL21 (DE3),工程菌株经0.2mmol/L IPTG,20℃诱导表达8h,粗酶液的酶活达到1.5U/mL,大约是出发菌株E.coli K-12的26倍.工程菌粗酶液以267mmol/L L-谷氨酰胺和2.0mol/L乙胺作底物,37℃、pH10.0条件下反应4h,L-茶氨酸的生成量达到26.9g/L,L-谷氨酰胺的转化率为57.8%.     

β-1,3-1,4葡聚糖酶在大肠杆菌中的高效分泌表达

在大肠杆菌中实现β-1,3-1,4-葡聚糖酶的高效分泌表达。将实验室自主开发的信号肽ff53与β-1,3-1,4-葡聚糖酶成熟肽基因(bgl)进行融合连接到p ET-28a(+)上;通过优化诱导表达条件,28℃、8 g/L乳糖诱导10 h,重组菌E.coli BL21/p ET-ff53-bgl发酵液上清中β-1,3-1,4-葡聚糖酶活力达到1093 U/m L,与IPTG诱导的重组菌E.coli BL21/p ET-bgl(583 U/m L)相比,提高了0.87倍。本研究为高密度发酵制备该酶奠定了基础。     

乳酸脱氢酶与葡萄糖脱氢酶偶联催化合成D-苯基乳酸

D-苯基乳酸(D-phenyllactic acid,D-PLH)是一种理想的天然防腐剂,具有广谱抗菌活性。实验构建了1株乳酸脱氢酶重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/pET28a-ldh,并对其诱导表达条件进行了优化。在最优条件下(当OD_(600)值达到0.8时,添加乳糖8 g/L,在28℃下诱导8 h),重组乳酸脱氢酶比酶活达到298.8 U/g(干菌体)。建立了乳酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶双酶偶联催化体系,并应用于苯丙酮酸钠还原生成D-苯基乳酸。对反应条件,包括温度、pH值、两重组菌质量比和葡萄糖浓度进行了优化,在最优反应条件下,D-苯基乳酸累积质量浓度达到18.03 g/L,时空产率为162.27 g/(L·d),ee99%。双酶耦联催化体系是D-苯基乳酸合成的有效工具,显示了良好的应用前景。     

全细胞催化合成L-苯基乳酸重组大肠杆菌的构建

苯基乳酸是一种新型天然广谱抑菌物质,L-乳酸脱氢酶是微生物转化苯丙酮酸合成L-苯基乳酸的关键酶,通过构建过量表达L-乳酸脱氢酶的重组大肠杆菌,提高大肠杆菌合成L-苯基乳酸(苯基乳酸,phenyllactic acid,PLA)的能力。以Bacillus megaterium Z2013513基因组为模板,经PCR扩增得到L-乳酸脱氢酶基因,连接表达载体p ET-28a(+)并导入到大肠杆菌BL21(DE3),获得重组大肠杆菌BL21(DE3)/p ET-28a-ldh L。SDS-PAGE电泳和酶活分析表明,约在40 ku处出现显著特异性条带,粗酶液酶活力达3.4 U/mg。在37℃、200 r/min条件下,25 g/L(干重)重组大肠杆菌经60 min将70.32 mmol/L苯丙酮酸全细胞转化合成50.59 mmol/L L-苯基乳酸。由于具有较高的产物光学纯度(96.98%e.e.)和底物摩尔转化率(71.94%),表明一步生物转化法能高效地合成L-苯基乳酸。     

Thermomyces lanuginosus ZJB09222脂肪酶基因克隆及在大肠杆菌中的表达

Thermomyces lanuginosus脂肪酶(简称TLL)是具有重要商业应用价值的脂肪酶之一。运用RT-PCR技术,从Thermomyces lanuginosus ZJB09222基因组中克隆得到885 bp脂肪酶基因cDNA序列,其结构基因编码蛋白包含292个氨基酸。将脂肪酶基因cDNA序列开放阅读框克隆到大肠杆菌表达载体pET-28b中,转化大肠杆菌BL21(DE3),构建了基因工程菌E.coli BL21/pET28b-TLL。诱导表达后SDS-PAGE电泳显示该脂肪酶分子量约为32 ku。筛选获得廉价重组菌培养基,表达条件优化结果表明,当OD600约为0.6～0.8时,加入IPTG至终浓度为0.1 mmol/L,在28℃诱导培养7 h,酶活达到41 U/mL。     

草莓轻型黄边病毒外壳蛋白抗原表位预测、克隆、表达及其免疫原性分析

应用IEDB、DNAStar、DNAMAN和Snap Gene等生物信息学工具对草莓轻型黄边病毒外壳蛋白的氨基酸残基序列进行分析。选择一段抗原性较强的肽段(位于外壳蛋白27~38氨基酸残基处),依据大肠杆菌(Escherichia coli)的密码子偏好性化学合成了该肽段的DNA编码序列(AE)。AE片段克隆至E.coli表达载体pET32a(+)的Eco RⅠ和XhoⅠ位点,获得重组质粒pET32a(+)-AE。含AE片段的开放阅读框长561 bp,编码了一个187氨基酸残基的重组融合蛋白,理论分子质量为20.29kD。重组质粒pET32a(+)-AE分别在E.coli BL21(DE3)和E.coli Rosetta中进行了诱导表达和条件优化。重组融合蛋白在E.coli Rosetta中的最佳表达条件为1.5 mmol/L异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)、35℃诱导表达2 h,产率为13.22 mg/L;在E.coli BL21(DE3)中的最佳表达条件是为0.5 mmol/L IPTG、30℃诱导表达2 h,产率为9.55 mg/L。重组融合蛋白经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离、质谱鉴定表明,其含有所预测的草莓轻型黄边病毒外壳蛋白抗原表位肽段AE。AE重组融合蛋白经Ni~(2+)亲和色谱纯化、EK酶切、分子筛除去融合蛋白标签后,免疫产蛋鸡。从免疫鸡所产鸡蛋中提取鸡卵黄免疫球蛋白(immunoglobulin of yolk,Ig Y),Dot-Blot检测抗体结合活性。结果表明,所提取的IgY可特异性识别AE肽段和SMYEV外壳蛋白。这一结果表明所预测的AE肽段具有较好的免疫原性。     

杨氏柠檬酸杆菌磷脂酶A1基因在E.coli中的表达

为实现磷脂酶A1(PLA1)的异源表达,将杨氏柠檬酸杆菌(CICC No.21596)PLA1基因插入载体p ET28a(+)中,构建重组表达质粒p ET28a(+)-pla1,并将重组质粒转入宿主菌E.coli BL21(DE3)中,获得重组菌p ET28a(+)-pla1/DE3。在IPTG诱导作用下经SDS-PAGE检测,发现在重组菌发酵破碎上清液中存在33 000大小的蛋白质,与预期蛋白质大小相符。在硼砂卵黄平板上对重组菌PLA1活性进行检测,结果显示重组菌具有明显的PLA1活性,表明PLA1基因在大肠杆菌中得到了表达。经发酵初步优化,获得摇瓶发酵的最佳诱导表达条件为:转接体积分数4%、诱导时机2 h、IPTG终浓度为0.4 mmol/L、37℃诱导培养8 h。经酸碱滴定法测得最高酶活为(5.6±0.2)U/m L。     

苯乙酮酸脱羧酶基因的克隆与表达及静息细胞生物转化乙基香兰素的研究

对恶臭假单胞杆菌(Pseudomonas putida ATCC12633)中的苯乙酮酸脱羧酶基因mdlC进行克隆,导入质粒载体pET28a中,将构建得到的重组质粒pET28a-mdlC转化于宿主细胞E.coliBL21(DE3),重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)(pET28a-mdlC)经IPTG诱导,SDS-PAGE分析得到相对分子质量约为57 000的蛋白质条带。将E.coli BL21(DE3)(pET28a-mdlC)和E.coli BL21(DE3)(pET30a-mdlB)两株重组菌以混合静息细胞的形式作为生物催化剂,利用各自胞内的重组酶对3-乙氧基-4-羟基苯乙醇酸(乙基扁桃酸)脱氢氧化、脱羧合成乙基香兰素。未经优化,催化24 h后反应液中乙基香兰素的质量浓度可达1.94 g/L,且没有副产物产生。同时研究表明,该混合静息细胞重复使用3次能保持90%以上的催化活力,还有效缩短了反应时间。     

Lactobacillus plantarum苯丙酮酸还原酶的异源表达及其在苯乳酸制备中的应用

构建产苯丙酮酸还原酶的基因工程菌E.coli/ppr,优化其目的蛋白表达条件,并利用全细胞催化制备光学纯的D-苯乳酸。以Lactobacillus plantarum的基因组DNA为模板,经PCR扩增出一种编码苯丙酮酸还原酶的基因(ppr),并将其在大肠杆菌BL21中进行表达。以苯丙酮酸为底物,通过单因素和正交试验优化诱导表达条件,然后对E.coli/ppr全细胞制备苯乳酸的工艺进行研究。结果表明:E.coli/ppr在IPTG终浓度为0.5 mmol/L,20℃诱导8 h时具有最高的苯丙酮酸还原酶活性。由其催化制备苯乳酸的最佳条件为:反应温度40℃,反应初始pH 6.5,葡萄糖浓度20 mmol/L。在上述条件下增加苯丙酮酸的浓度至25 mmol/L,5 h后苯乳酸的最终产率达到98.4%,产物D-苯乳酸光学纯度ee99.9%。     

重组大肠杆菌产耐高温Fe-SOD（H29A）的发酵条件优化

超氧化物歧化酶在药物和化妆品等工业中具有重要的应用价值。为了提高超氧化物歧化酶的产量,作者运用E.coli BL21(DE3)/p ET28a(+)-SOD重组表达系统,采用单因素实验和正交实验相结合的方法,研究了诱导表达条件和发酵培养基对重组大肠杆菌产超氧化物歧化酶的影响。实验结果表明,在培养基中添加1.20 g/L亮氨酸,30 g/L酵母粉且碳氮质量比为3,诱导剂浓度0.20 mmol/L,诱导温度37℃,诱导时间8 h的条件下,菌体生长量达到最高并且Fe-SOD(H29A)的产量达到全菌体蛋白的49.37%,表达量是LB培养基发酵的1.45倍。     

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。     

密苏里游动放线菌葡萄糖异构酶基因xylA的克隆及其表达条件的优化

为克隆、表达密苏里游动放线菌葡萄糖异构酶(GI)基因xylA,并对其诱导表达条件进行初步优化。采用Slowdown PCR方法克隆得到密苏里游动放线菌(Actinoplanes missouriensis)CICIM B0118(A)的葡萄糖异构酶基因xylA,构建pET-28a(+)-xylA 表达载体,并转化至E. coli BL21 (DE3),经异丙基-β -D- 硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,并对其表达产物进行SDS-PAGE 电泳。结果表明,融合蛋白分子质量约为45kD。在诱导时间9h、0.6mmol/L IPTG、30℃和OD600nm 值为0.8 的最适培养条件下,酶比活力最高达到62.42U/mL。     

基因共表达对人源LysoPLD异源可溶性表达、纯化及酶学性质的影响

目的:为实现人源溶血磷脂酶D（LysoPLD）的原核异源可溶性表达。方法:通过NCBI检索,确定人源LysoPLD基因序列（GenBank: L46720.1）。采用密码子优化后的序列,克隆至pET-28a表达载体中,采用共表达麦芽糖结合蛋白融合标签（MBP）和共表达促蛋白正确折叠分子伴侣触发因子Trigger factor（tig）两种方式提高LysoPLD蛋白在大肠杆菌中的异源可溶性表达,建立对应蛋白的纯化工艺包括离子柱纯化,硫酸铵盐析,疏水柱纯化,淀粉树脂柱（Amylose Resin）纯化,分离纯化获得的重组酶,经聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）测定蛋白纯度,以对羟基棕榈酸酯为底物对比两种蛋白的酶学性质。结果:成功构建载体pET28a-MBP-LysoPLD和pET28a-pTF16-LysoPLD,并获得工程菌BL21（DE3）-pET28a-MBP-LysoPLD和BL21（DE3）-pET28a-pTf16-LysoPLD。BL21（DE3）-pET28a-MBP-LysoPLD经0.6 mmol/L异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）低温诱导过夜可获得上清表达的MBP-LysoPLD蛋白;BL21（DE3）-pET28a-pTf16-LysoPLD在含有0.5 μg/mL L-Arabinose的LB培养基中培养,经0.1 mmol/L IPTG低温诱导表达,可获得可溶性表达的LysoPLD蛋白,经纯化,酶纯度可大于80%。以对羟基棕榈酸酯为底物,对比两种方法得到的蛋白的酶学性质,发现二者催化反应的最适温度、最适pH、最适Ca2+浓度、比酶活基本一致。结论:两种基因共表达方式都可实现人源LysoPLD的在大肠杆菌中的可溶性表达,且酶学性质基本相同。     

抗赭曲霉毒素A五价纳米抗体的表达及分析

利用霍乱毒素B亚基(B subunit of Cholera toxin,CTB)能自组装形成五元环状结构,将霍乱毒素B亚基与纳米抗体(VHH28)进行融合从而达到纳米抗体多聚化的目的。将重组载体pET25b(+)-CTB-VHH28转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导表达,对诱导剂浓度、诱导温度、诱导时间进行优化,SDS-PAGE凝胶电泳分析融合蛋白表达情况。结果显示CTB-VHH28为可溶表达,其中单体分子量大小约30 kDa,五聚体分子量大小约150 kDa,均与预测的分子量大小一致;确定了其最优表达条件为:IPTG浓度为0.05 mmol/L,诱导温度为16℃,诱导时间为10 h。经过镍柱纯化后成功得到了纯度较高的五价纳米抗体,表达量为20 mg/L。对其活性进行测定,结果表明CTB-VHH28能与赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)特异性结合,在2.5%甲醇条件下,间接竞争ELISA半抑制浓度(IC₅₀)为0.38 ng/mL。热稳定性及甲醇耐受性结果显示,CTB-VHH28在25~55℃具有良好的热稳定性,反应体系中甲醇浓度低于20%时,竞争抑制率变化不大,具有较好的甲醇耐受性。结论:本研究所制备的五价纳米抗体可以用于OTA检测。     

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。     

耐高温α-淀粉酶高密度高表达发酵条件的优化

通过摇瓶实验对产耐高温α-淀粉酶的重组菌E.coli BL21的高密度高表达发酵条件进行研究。考察不同培养基和不同发酵条件对该菌株产耐高温α-淀粉酶的影响,并利用正交试验进行优化。结果表明:在葡萄糖0.5g/L,酵母粉15g/L,pH6.5,诱导时机为接种后发酵4h,诱导时间为6h,IPTG添加量为0.8mmol/L,接种量为体积分数3%的优化条件下,该重组菌发酵液菌体生物量为原来的1.29倍,酶活力达到8.754U/mL,是原来的1.55倍,目的蛋白的表达量也为原来的1.24倍。     

共表达木聚糖酶和木糖还原酶生产木糖醇的研究

运用PCR技术扩增出短小芽孢杆菌木聚糖酶A基因,构建分泌型重组质粒pET22-xynA,并构建木糖还原酶重组质粒pET28-xyl1。利用双抗生素抗性将pET22-xynA和pET28-xyl1在E.coliBL21(DE3)plysS中共表达,鉴定了木聚糖酶和木糖还原酶的活性。此外,还对其利用木聚糖生产木糖醇做了初步研究,为将来直接应用玉米芯等农副产品生产木糖醇奠定了基础。