基因突变提高毕赤酵母表达内切β-1,3-葡聚糖酶活性

为构建一株高效表达内切β-1,3-葡聚糖酶的毕赤酵母菌株,并用于水解热凝胶生产β-1,3-葡寡糖。作者首先对哈茨木霉来源内切β-1,3-葡聚糖酶基因进行随机突变,并构建BGN13.1a突变库;然后采用高通量技术及刚果红平板筛选高表达菌株;最后采用TLC薄层色谱和MALDI-TOF MS分析热凝胶水解产物,并分析了酶学性质。结果表明,本研究成功筛选得到毕赤酵母突变株K827,酶活较初始菌株提高了25%;其水解产物聚合度为2～10,且寡糖产量为1.492 g/L;其最适pH与最适温度分别为5.5和50℃;相较亲本酶,突变株K827的pH稳定性与温度稳定性都有明显提高。本研究为内切β-1,3-葡聚糖酶的工业化生产及应用提供依据。     

易错PCR定向进化大幅度提高极耐热β-葡聚糖酶的活性

采用易错PCR方法对来自于极耐热海栖热袍菌的内切葡聚糖酶Cel1B进行定向进化。携带有Cel12B基因的重组质粒pET-20b-Cel12B在固定Mn2+浓度下,通过使用不同浓度的Mg2+优化易错PCR条件,产物构建成pET-20b-Mu-Cel12B重组子,并建立突变体文库,重组子经改进的刚果红平板法筛选,通过透明圈的大小获得了酶活性大幅度提高的突变体3个,突变基因经诱导后的酶活力分别是在同样条件下诱导获得的亲本酶的2.1倍、3.2倍和3.7倍。     

定点突变技术提高内切葡聚糖酶基因F-10酶活性

利用高酶活F-10突变株内切葡聚糖酶基因进行定点突变,对91位(K91E)和369位(K369R)氨基酸进行突变,构建突变质粒(K91E);(K369R)和(K91E/K369R),转化大肠杆菌BL21,经筛选获得突变内切葡聚糖酶基因工程菌株K91E,K369R和K91E/K369R。经IPTG诱导后,分离纯化酶学性质分析。结果表明:蛋白质相对分子质量为53 000;突变前后最适pH值未发生变化,为pH 6.8;突变体K369R和K91E/K369R的最适温度为50℃,而突变体K91E最适温度发生了很大的变化,为40℃;酶的比活力分别为202、162.8、77.9 U/mg,分别是原始酶(66U/mg)的3.0倍,2.4倍和1.2倍;三个突变酶的热稳定性有较大提高,70℃处理1 h后,原始酶的活性急剧下降,剩余活力为12%,而K91E的剩余活力为36%,K369R剩余活力为30%,K91E/K369R剩余活力为41%。当经80℃处理1 h后,K91E残余活力仍有22%。本研究获得了酶活性提高的内切葡聚糖酶菌株,为进一步在分子水平研究内切葡聚糖酶的功能及应用打下了基础,也为高酶活酶分子在其他高表达系统的表达提供了基础材料。     

枯草芽孢杆菌内切葡聚糖酶Ala263位点突变对其活性的影响

研究通过对枯草芽孢杆菌内切葡聚糖酶celA进行三级结构模拟分析,发现其263位丙氨酸残基与底物纤维三糖间存在一定的作用;利用定点突变技术celA 263丙氨酸残基位点进行了不同的替换.结果显示野生酶的263位点丙氨酸(A263)突变为酪氨酸(A263Y)、异亮氨酸(A263I)、丝氨酸(A263S)和缬氨酸(A263V)后,其水解圈活性和CMC活力均大幅下降;DNS法测定的CMC活力分别由野生型的133.0U/L下降为A263Y 13.7U/L,A263I 36.1U/L,A263S 29.8U/L和A263V 19.6U/L.通过进一步的蛋白质精细结构模拟解析发现,263丙氨酸残基位点处于该蛋白活性口袋的内表面,为底物通道的结构区域,其羰基与底物糖基吡喃环上的羟基形成了分子间氢键.该氢键的形成可能对维持底物构象,正确引导底物在活性口袋中的定位起重要作用.该研究为诠释蛋白空间结构与其催化活性的内在联系奠定了一定的理论基础.     

耐热黑曲霉3.316产内切葡聚糖苷酶培养条件优化及酶学性质研究

以内切葡聚糖苷酶的酶活力为指标,采用单因素结合和响应面法对黑曲霉产内切葡聚糖苷酶的培养基组分进行优化,并研究内切葡聚糖苷酶酶学性质.结果表明:最佳培养基组分为小麦秸秆16.29 g/500 mL,硫酸铵2.24 g/500 mL,微晶纤维素+麦芽糖2.16 g/500 mL,在该条件下内切葡聚糖苷酶酶活力4.257 U...     

裂褶菌产内切β-1,3-葡聚糖酶的特性研究

对裂褶茵所产内切β-1,3-葡聚糖酶进行有效分离纯化并用电泳法对其纯度进行鉴定,进而研究其酶学特性.结果表明:经过DEAE-Sephadex A-50离子交换层析和Sephadex G-75凝胶过滤分离纯化得到电泳纯分子量约为45 kD的内切β-1,3-葡聚糖酶,其最适pH为5.0,最适温度为45℃;Fe<'2+>、B...     

米曲霉giF-10内切葡聚糖酶基因的克隆表达及酶学性质分析

根据NCBI(GenBank Accession No.:D83732.1)中注册的米曲霉内切葡聚糖酶CelB基因序列设计引物,以本实验室自行筛选的天然米曲霉基因组DNA为模板,PCR高保真扩增出内切葡聚糖酶基因eg,将其定向插入到酵母表达载体pPICZαA上,转化酵母宿主菌X33,刚果红水解圈筛选结果表明已成功表达。SDS-PAGE分析表明,表达产物分子量约为65 ku。对酵母表达工程菌X33-eg进行发酵条件优化,结果显示最适甲醇诱导浓度为0.75%,用1 L三角瓶诱导培养5天达到最高酶活120 U/mL。对重组酶的酶学性质分析表明,其最适反应pH值和温度分别为pH4.0和45℃,在30～45℃和pH3.4～pH6.9范围内可保持内切葡聚糖酶最高酶活力70%以上。     

重组β-葡萄糖苷酶基因和内切葡聚糖苷酶基因在大肠杆菌中的共表达

β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖苷酶是纤维素酶的重要组分,多基因的共表达在各领域有重大的应用价值,本研究利用pET32a和pET30b两个载体的不同抗性的特性,在大肠杆菌中将β-葡萄糖苷酶基因和内切葡聚糖苷酶基因,实现了不相容性共表达,获得了产两种酶的工程菌,酶活力可达1196.8U/mL。比单一酶组分的酶活力高,酶学性质分析显示共表达酶的最适反应pH为6.0,最适反应温度60℃,在pH5⁷范围内能保持较高活性,酶活可达最高酶活的80%以上,在30⁶0℃范围能有较高的温度稳定性,酶活维持在80%以上。这一结果将为工业应用的进一步研究提供理论基础。      

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。     

内切β-葡聚糖苷酶的分离纯化及酶学性质

利用A¨KTA UPC-900快速蛋白液相色谱系统(FPLC)从黑曲霉发酵粉中分离纯化出内切β-葡聚糖苷酶。分离纯化后的酶比活力提高了8.1倍,回收率为7.5%。经SDS-PAGE电泳分析该内切酶的相对分子质量为26 400。酶学试验研究表明:该酶的最适反应温度为55℃,最适pH为4.8,Lineweaver-Burk法求得动力学参数,Km和Vmax分别为6.838×10-3mg/mL、2.906×10-2(mL.min)/mg。并确定了FPLC层析缓冲液的离子强度为4.8 mmol/L时分离效果达到最佳。     

易错PCR技术提高源于/Sulfolobus acidocaldarius麦芽寡糖基海藻糖合成酶活性

利用易错PCR技术结合高通量筛选技术对源于Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909的MTSase进行定向进化,获得一个酶活提高的突变体酶D-6。基因分析表明,突变体酶发生了2个位点突变:G432D/G586D,其中突变位点G586D位于Aβ8与AEα14的loop环上。将野生型MTSase和突变体酶D-6进行蛋白质纯化后,测定其酶学性质,结果表明:突变体酶D-6的比活力为野生型MTSase的1.22倍;野生型的Km值为4.74 mmol/L,而突变体D-6为2.77 mmol/L,表明其对底物亲和性较野生型有所提高。     

定点突变提高枯草芽孢杆菌L-天冬酰胺酶的活力及稳定性

L-天冬酰胺酶可以催化L-天冬酰胺转化为L-天冬氨酸和氨。它可以通过降解食品原料中的L-天冬酰胺而降低高温烹制食品中丙烯酰胺的含量。由于食品预处理环境的复杂性,只有具有高酶活且稳定的酶才能满足食品生产中的应用。作者通过点突变提高来源于Bacillus subtilis B11-06的L-天冬酰胺酶(Bs AII)的酶活和热稳定性。通过序列比对和同源模拟选择5个点进行突变,构建6个突变菌株。酶活测定结果表明,突变体酶S299N_(ansz)和P348A_(ansz)的酶活较Bs AII分别提高28%和32%。其中P348A_(ansz)的热稳定性和p H稳定性较Bs AII均有明显提高。本研究表明,第299和348位氨基酸残基对酶的催化作用有较大影响,对该酶的催化机理的研究提供了一定的基础,并提高了该酶的工业应用潜力。     

基于定向进化技术提高地衣芽孢杆菌L-天冬酰胺酶活性

为提高地衣芽孢杆菌L-天冬酰胺酶活性,通过定向进化技术对其进行分子改造。经过两轮易错聚合酶链式反应和一轮DNA shuffling,从19 100多个突变株中筛选到突变体S10、S16和S21,其酶比活力较野生型分别提高了106%、74%和43%,且突变酶K_(cat)/K_m都有所增大。其中,突变体S10氨基酸序列发生3个突变,K43E、N67S和I269L。三维模拟结果显示,第43位氨基酸突变为谷氨酸、第67位氨基酸突变为丝氨酸,可能提高了底物亲和力和催化效率,从而提高酶活性。圆二色谱分析表明,相比野生酶,突变酶的α-螺旋数减少、无规则卷曲有所增加,表明其刚性略有降低,柔性有所增加。利用定向进化策略能够有效地提高地衣芽孢杆菌L-天冬酰胺酶活性。     

Detection and quantification of spoilage and pathogenic Bacillus cereus, Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis by real-time PCR

A new primer-probe set for the detection and quantification of Bacillus cereus, Bacillus licheniformis and Bacillus subtilis by real-time PCR (Rti-PCR) was developed. For it, forty-eight strains belonging to these species were considered. The DNA of these strains was isolated and a fragment of the 16S rRNA gene amplified. The amplicons were sequenced and the obtained sequences were aligned with reference sequences from the GenBank. For the development of the Real-Time PCR (RTi-PCR) methodology based on TaqMan probes, a primer pair and probe, specific for the studied Bacillus spp., were designed. To establish the quantification method, two RTi-PCR standard curves were constructed; one with DNA extracted from a serially-diluted B. cereus culture and a second curve with DNA extracted from a sterilised food product inoculated with serial dilutions of B. cereus. The curves exhibited R² values of 0.9969 and 0.9958 respectively. Linear correlations between the log₁₀ input DNA concentration and the threshold cycle (Ct) values were observed with a magnitude of linearity in the range of 1.65 × 10¹ CFU/mL to 1.65 × 10⁶ CFU/mL for both standard curves. The specificity of the designed primers and probe was tested with DNA extracted from B. cereus, B. licheniformis and B. subtilis strains, which gave Ct values between 14 and 15, whereas non-specific amplifications of the DNA from other microbial species of food interest exhibited a Ct value above 28.5. To our knowledge, this method represents the first study about the quantification of spoilage and/or pathogenic B. cereus, B. licheniformis and B. subtilis in food products, with the aim to prevent the presence of these undesirable species in the food chain.     

利用易错PCR构建酱油酿造用T酵母spt15突变库

为得到酱油酿造优良性状的微生物,对酱油酿造用T酵母进行研究。首先利用易错聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）技术构建spt15（可编码TATA结合蛋白）的突变基因库,然后重组于表达载体YEplac195中,并导入尿嘧啶营养缺陷型菌株W303和WM2中筛选。结果表明：在不同盐质量分数的固体培养基中经筛选获得4?个最佳突变菌株,其具有耐盐优势,在酱油发酵中可产生较高的氨基酸态氮。经PCR产物测序可知,重组质粒中目的基因的序列有碱基的增添、缺失和替换。     

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.     

枯草芽孢杆菌发酵玉米黄粉制备可溶性肽

采用枯草芽孢杆菌发酵玉米湿法生产淀粉的副产物来制备玉米可溶性肽。通过单因素和响应面试验对发酵培养基及培养条件进行了系统优化,得到最佳发酵培养基为:脱淀粉玉米黄粉(destarch corn gluten meal,DCGM)添加量100 g/L、蔗糖添加量8 g/L、Na Cl添加量1. 0 g/L。最佳发酵条件为:发酵时间42 h、培养基初始p H 9. 0、发酵温度37℃、接种量4%、发酵转速180 r/min。在此优化条件下,摇瓶发酵获得可溶性肽含量为22. 7 g/L,是优化前的13. 3倍。理化分析显示,该可溶性肽以分子质量<1 000 Da的低聚肽为主(将近80%),具有突出的抗氧化活性,尤其是O2-·清除率达60%,DPPH·清除率达80%,远优于目前的商品肽。该研究表明,利用枯草芽孢杆菌发酵玉米黄粉产可溶性肽是可行的,为玉米黄粉的高值化利用提供技术依据。     

10-HDA对枯草芽孢杆菌的抑菌机理研究

为了确定与分析10-羟基-2-癸烯酸（10-HDA）的抑菌性能及其作用机制,采用牛津杯法,倍半稀释法进行抑菌性能测定实验。以枯草芽孢杆菌为供试菌,采用凝胶阻滞实验及原子力显微镜观察10-HDA与菌体DNA结合情况,并采用DNA琼脂糖凝胶电泳观察10-HDA作用后菌体DNA含量的变化,以及10-HDA对菌体基因组PCR的影响。结果表明,10-HDA对多种病原细菌具有明显的抑制作用,表现出广谱抗菌活性,且抑菌效果随着10-HDA浓度的增加显著提高。其中,对枯草芽孢杆菌的最小抑菌浓度（MIC）为0.62 mg/mL。DNA琼脂糖凝胶电泳和原子力显微镜结果显示,当10-HDA浓度达到0.62 mg/mL时,菌体中基因组DNA的合成量明显减少,而且10-HDA与细菌基因组DNA紧密结合。对基因组DNA的PCR影响实验进一步证明,当PCR体系中10-HDA的浓度达到1.0 mg/mL时,DNA的合成被完全阻碍。通过实验,我们得出10-HDA通过与细菌基因组DNA的结合,进一步阻碍DNA的合成,最终达到抑菌效果。