枯草芽孢杆菌来源的碱性果胶酶在毕赤酵母中的高效表达

以Bacillus subtilis 168来源的碱性果胶酶(PELA)为研究对象,首先采用毕赤酵母密码子偏好性优化,结合G418高浓度抗性筛选策略,构建了PELA突变体工程菌株Pp03;其次,通过信号肽(MF4I、HFBI、W1、Albumin、Invertase 2)优化和分子伴侣(BMH2、HAC1、PDI1、K...     

抗辐射不动杆菌碱性脂肪酶基因在毕赤酵母中的表达

本研究将来自抗辐射不动杆菌CMC-1的碱性脂肪酶基因去掉信号肽,经密码子优化及全基因合成后克隆到pPICZαA载体,构建了重组质粒pPICZαA-ARL,质粒线性化后转化毕赤酵母X33,筛选得到分泌表达碱性脂肪酶的重组毕赤酵母X33/pPICZαA-ARL。摇瓶发酵液上清酶活最高达65 U/mL,初步研究了该脂肪酶的酶学性质,其最适作用温度为50℃,最适pH为9.0,最适底物是对硝基苯酚辛酸酯。     

采用组合策略提高灰色链霉菌胰蛋白酶在毕赤酵母中的表达

胰蛋白酶是一种重要的工业酶,广泛应用于皮革加工、食品加工和医药等领域。该研究从菌株改造及发酵条件优化两方面提高了灰色链霉菌胰蛋白酶(Streptomyces griseus trypsin, SGT)在毕赤酵母(Pichia pastoris)中的发酵产量。首先,分析了4种分子伴侣(Cne1、Bmh2、Ssa4和Vhb)和2种转录因子(Yap1、Aft1)对SGT在P.pastoris GS115中表达的影响。摇瓶发酵结果显示,与转录因子Aft1共表达时SGT酶活力较对照菌提高了19.71%,达到217.30 U/mL;其他转录因子或分子伴侣的共表达降低了SGT产量。其次,确定了菌株PP-SGTm/Aft1的最适生长pH和最适诱导pH分别为5.5和6.5。最后,优化了PP-SGTm/Aft1在5 L罐中诱导产酶过程中流加混合碳源(甲醇-山梨醇)的比例。结果显示,当补加的m(甲醇)∶m(山梨醇)=20∶0.5时,5 L罐SGT酶活力达到了2 667.24 U/mL(144 h),较仅流加甲醇酶活力提高了20.1%。研究结果将为SGT工业化发酵生产提供重要基础数据。     

外源蛋白在毕赤酵母中的高效表达策略

毕赤酵母（Pichia pastoris）表达系统是目前应用最为广泛的蛋白表达系统之一,已成功表达了数百种外源蛋白。但不同外源蛋白的表达量差异较大,能够实现工业化生产的蛋白表达体系并不多,如何提高目的蛋白在该系统中的表达量有着重要的理论和现实意义。该文从发酵工艺方面对影响外源蛋白表达的各种因素做了具体阐述,主要包括培养基的选择与优化、发酵过程参数的控制、分泌型蛋白酶的降解抑制以及诱导型毕赤酵母的甲醇流加机制,旨在提高外源蛋白表达量。     

融合短肽促进碱性果胶酶的高效表达

碱性果胶酶(PGL)是一种重要的工业酶,广泛应用于食品、纺织和造纸等行业。作者将6种双亲短肽(SAP)融合至PGL N端,以期提高PGL在大肠杆菌中的分泌表达效率。得到一株高产菌株PGL-S1,胞外酶活由129.65 U/m L提高到535.47 U/m L,其他5种短肽则酶活降低。通过SDS-PAGE检测发现,PGL-S1的表达量并没有多大变化,推测可能是催化效率提高引起酶活提高。分析双亲短肽的疏水性指数发现,SAP1的疏水性不同于其他短肽,疏水性是蛋白质发生聚集的主要作用力,能够固定N、C末端,加强与底物的相互作用。推测PGL-S1融合蛋白的表面疏水性提高,促进了对底物的催化效率,具有巨大的工业应用潜力。     

重组毕赤酵母发酵生产扩展青霉碱性脂肪酶的优化

通过毕赤酵母工程菌表达碱性脂肪酶,对表达条件进行了优化。先进行单因素实验,筛选出对碱性脂肪酶表达影响较大的4个因素:诱导时间、初始pH、甲醇添加量和接种量;在单因素实验的基础上设计四元线性回归实验,利用SPSS18数据处理软件进行数据优化,结果表明,诱导时间为96h、初始pH为6.0、甲醇添加量为0.5%、接种量为150mL时有最佳的表达效果,碱性脂肪酶活力为242.7U/mL。     

毕赤酵母高效表达外源蛋白的分子水平策略

毕赤酵母表达系统具有许多优异特性,并且是目前最成功的外源蛋白表达系统之一。通过近几十年的快速发展,该系统已引起各界的广泛关注,并产生了巨大的经济和社会价值。与其他现有表达系统相比,毕赤酵母在目的蛋白翻译后修饰上有着极大优势,已被广泛应用于表达外源蛋白。但是另一方面,由于该系统受包括外源基因的特性、菌种、表达环境和发酵技术等多种因素的影响,,其在不同外源蛋白的表达上也表现出很大差异。该文着眼于分子水平上的基因转录、蛋白质加工、蛋白质降解以及转运分泌4个模块,介绍了利用毕赤酵母表达系统通过优化密码子、高拷贝数外源基因、引导肽筛选、敲除蛋白酶基因、共表达促折叠因子等途径提高外源蛋白表达效率的相关策略,并简要展望了该系统的发展前景,以期为构建高效毕赤酵母细胞工厂提供指导。     

毕赤酵母工程菌产高温碱性脂肪酶发酵培养基的优化

研究毕赤酵母工程菌GS-LM-18产高温碱性脂肪酶的发酵培养基。通过单因素及正交试验对发酵培养基种类、初始pH及甲醇诱导浓度进行优化,并进行10L发酵罐放大培养研究。结果表明,在诱导温度为30℃,甲醇诱导浓度为1.0%时,最优发酵培养基配方为葡萄糖2%,蛋白胨2%,酵母浸粉1.5%,硫酸镁0.05%,磷酸二氢钾0.11%,磷酸氢二钾0.044%;发酵初始pH为8。按优化条件进行10L发酵罐放大培养,获得发酵液酶活高达2 749U/mL,是摇瓶发酵水平的3.9倍,蛋白含量为1.8mg/mL,OD600为290。该毕赤酵母工程菌发酵生产高温碱性脂肪酶,具有工业化生产的潜力。     

碱性木聚糖酶在毕赤酵母的表达及酶学性质研究

将教酒链霉菌L1105第10家族碱性木聚糖酶基因去除纤维素结合域(CBD)后将功能结构域基因xynAe SC克隆到毕赤酵母表达载体。经筛选得到重组工程菌GS1153-20,用甲醇诱导后产酶活力达到最高683±9U/m L。结果表明,重组木聚糖酶的最适p H为7.2,且在p H 6.2~8.6有较高的相对酶活;其最适温度为70℃,40~60℃时相对酶活力都在70%以上;重组酶Xyn Ae SC以燕麦木聚糖为底物时,酶活力最高,相对酶活力为桦木的259.7%±10.7%;对甘蔗渣木聚糖的酶活力最低,只有对桦木木聚糖酶活的16.0%±1.5%。研究表明,碱性木聚糖酶基因成功地在毕赤酵母中表达,且去除CBD域后,其酶学性质并未改变。     

一种密码子优化的酸性普鲁兰酶基因在巴斯德毕赤酵母中的高效表达

根据毕赤酵母密码子偏好性对来源于Bacillus deramificans的普鲁兰酶基因进行优化并构建在细胞内表达普鲁兰酶的重组毕赤酵母。优化后普鲁兰酶编码基因Bd P4在巴斯德毕赤酵母GS115中的表达水平平均比优化前的普鲁兰酶基因Bd P提高4倍以上。筛选到1株表达水平较高的重组菌Pichia pastoris GS115/p PIC9K-Bd P4 WB54。在5 L发酵罐获得了初步优化的发酵条件:发酵液p H 4.5,在菌体量达到87 g/L时开始甲醇流加,采用溶氧(DO)恒定策略控制甲醇流加,DO控制在25%的水平,甲醇流加速率为9.9 m L/(L·h),搅拌转速控制在最大值800 r/min,通风量2 V/(v·m)。在优化条件下重组菌发酵酶活在2 000 U/m L以上。重组酶最适p H为4.0,最适作用温度50℃,在50和55℃下酶活半衰期分别为32和18 h。     

类芽孢杆菌碱性果胶裂解酶Pel在毕赤酵母中的高效表达

本研究全基因合成了来源于类芽孢杆菌的碱性果胶酶基因pel,克隆至p HKA载体上,成功实现其在毕赤酵母GS115中的分泌表达;并对信号肽和启动子进行优化,使得摇瓶发酵诱导168 h果胶裂解酶酶活达到432.36 U/m L。初步测定了果胶裂解酶Pel的基本酶学性质,其最适反应温度和p H分别为60℃、10.0;在50℃下处理300 min裂解酶活力保留90%以上,而在60℃下处理210 min,酶活力剩余约50%;在p H 9~12的50 m M各缓冲液中处理酶液16 h,酶活力仍然保留90%以上,该酶耐碱性强,但在偏酸性缓冲液中处理该酶,酶活力有所下降;同时研究了二价金属离子对果胶裂解酶活性力的影响,Ca~(2+)对Pel发挥裂解作用是必需的,Fe~(2+)、Mg~(2+)、Ni~(2+)对Pel均有激活作用,而金属离子螯合物EDTA的存在则使酶活力完全丧失;该酶在碱性条件下较好的稳定性决定了其潜在的工业应用前景。     

毕赤酵母组成型高效表达启动子的筛选鉴定

为获得高产量、高活性的葡萄糖氧化酶(GOD)酵母表达菌株,优化了GOD的T132S/T56V双突变编码序列,将之克隆到表达载体pGAP_k上得到表达载体pGAP_k-h₂-GOD,以pGAP启动GOD基因的表达。将pGAP_k-h₂-GOD上的pGAP启动子替换为pGCW14和pAOX1,并对pGCW14启动子进行改造,得到3种pGCW14的改造体,最终得到包括pGAP_k-h₂-GOD在内的6种不同启动子的重组表达载体。将这6种载体转化毕赤酵母GS115,建立了一种简便高效的筛选方法初步筛选出GOD重组菌株,再对筛选到的转化子进行发酵培养,测定发酵上清液的GOD酶活力,以此来比较各种启动子启动效率的强弱。结果显示:pGCW14的启动效率是pGAP的3~5倍,改造后的启动子pGCW14+G20A/C-467T(0.767)和pGCW14-UA(0.689)的启动效率较原始的pGCW14(0.574)都有明显的提高,尤其pGCW14+G20A/C-467T启动效率最高,比原始pGCW14提高了32.5%左右。与诱导型启动子pAOX1(1.187)相比,pGCW14+G20A/C-467T(1.109)的启动效率仅比其低6.6%左右。结论:改造后的启动子可望在毕赤酵母组成型高效表达的研究应用中具有一定的前景。     

代谢工程改造毕赤酵母生产葡萄糖二酸

葡萄糖二酸是一种具有重要生物功能的有机酸,为了实现微生物合成葡萄糖二酸的高效生产,异源表达来源于小鼠基因组的MIOX基因及Pseudomonas putida KT2440的udh基因,在毕赤酵母中构建葡萄糖二酸合成途径,实现了葡萄糖二酸的生成。通过在摇瓶水平进行优化,确定了最适碳源为葡萄糖(初始质量浓度60 g/L最优),最适初始pH为5.5,最优接种龄为24 h,最适接种体积分数为25%,重组毕赤酵母生成的葡萄糖二酸产量从最初的(566.36±16.98) mg/L提高至(967.60±3.90) mg/L。在此基础上,重组毕赤酵母在3 L发酵罐中放大培养,葡萄糖二酸的产量达到了(2.60±0.04) g/L。     

小菜蛾moricin在毕赤酵母中的表达及抑菌活性分析

抗生素的过度使用给自然生态带来诸多不利影响,寻找合适的抗生素的替代物,从而减少抗生素的使用正成为当下的研究热点。以来自于小菜蛾的特异性抗菌肽moricin为研究对象,研究其酵母异源表达水平和抑菌性能及生化特性,为进一步的开发利用提供理论支持。根据已有的小菜蛾抗菌肽moricin特异性基因信息,采用聚合酶链式反应扩增其成熟肽基因mor-3,并克隆至pGAPZαA质粒中,构建组成型分泌表达载体pGAPZαA-mor3,线性化片段电转化导入毕赤酵母SMD1168菌株,高质量浓度Zeocin筛选获得高拷贝重组转化子。以YPD为培养基进行摇瓶发酵,重组蛋白获得高效表达,分子质量约为5kD,与理论预测的基本一致;发酵60 h,上清液中重组蛋白表达量达248.98 mg/L,而且耐热性能良好,同时具备较强的耐强酸及强碱的能力,特别在强酸环境中活性保持稳定,体现了较好的机体内环境的适应性潜力;对部分革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均具有抑菌作用,特别是对革兰氏阴性菌具备特异性较强的抑制作用,对大肠杆菌的最低抑菌浓度为6.25μg/mL,而对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度仅为124.49μg/mL。独特的抑菌性能和理化特点,使其具备广阔的开发应用前景及良好的社会与环保效益。     

枯草芽孢杆菌壳聚糖酶在毕赤酵母中的高效表达及其酶解特性

研究枯草芽孢杆菌壳聚糖酶基因（BsCsn46）在巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）GS115中的高效表达、重组酶性质及其酶解特性。重组菌在5 L发酵罐高密度发酵后胞外酶活力高达50 370 U/mL,蛋白质量浓度15.7 mg/mL。粗酶经强阴离子交换层析纯化,纯酶比活力为4 065.7 U/mg,最适pH 6.0,最适温度55 ℃,在45 ℃以下保持稳定。该酶水解3 g/100 mL壳聚糖得到主产物为二糖、三糖和四糖的壳寡糖,水解率为92.8%,壳寡糖得率为90.9%。本研究的重组壳聚糖酶产酶水平和水解效率高,为工业化制备壳聚糖酶及大规模制备壳寡糖的应用提供了理论支持。     

黑曲霉酸性果胶裂解酶的高效表达及其在果汁澄清中的应用

利用黑曲霉自身强启动子（葡萄糖淀粉酶启动子,PglaA）实现了酸性果胶裂解酶PelD在黑曲霉中的过量表达,重组酸性果胶裂解酶经镍柱亲和层析纯化后进行Western blot鉴定及酶学性质研究。重组酸性果胶裂解酶在摇瓶发酵条件下最高酶活力达到8?822.6?U/mL;经一步纯化后,该重组酶的比活力为8?522.7?U/mg,回收率为79.4%;该重组酶的最适反应pH值为5.0,在pH?3.0～6.5范围内40?℃保温2?h仍能保持50%以上的相对酶活力,在酸性pH值下稳定性良好;最适反应温度为50?℃,该重组酶在30～50?℃的范围内非常稳定;在1?mmol/L浓度下,Ca2＋、Mg2＋、Cu2＋、Zn2＋、Ni2＋、Mn2＋、Ba2＋对该重组酶具有激活作用,其中Zn2＋、Ni2＋、Ba2＋激活作用较为显著,而十二烷基硫酸钠表现为抑制作用;底物特异性分析表明该酶能够特异性地降解高度甲酯化果胶,其对柑橘果胶（酯化度≥85%）酶活力高达31?248.0?U/mL;此外,重组酶对橙汁、苹果汁和葡萄汁具有良好的澄清效果,其中橙汁的透光度提高了16.9?倍,苹果汁的透光度提高了10.5?倍,葡萄汁的透光度提高了4.7?倍。     

嗜热芽孢杆菌CHB1环糊精酶基因优化及其在毕赤酵母中的表达

为实现新型CGTase在毕赤酵母中的高效表达,提取嗜热芽孢杆菌CHB1基因组DNA为模块,PCR扩增野生型基因CGT1,编码680个氨基酸。将该基因进行密码子优化CGT2,与野生型基因CGT1分别插入分泌型载体pPICZαA转化毕赤酵母GS115,获得两株酵母工程菌GS115/pPICZαA-CGT1和GS115/pPICZαA-CGT2;经甲醇诱导表达120 h后,CGT2活力达0.62U/mL,是优化前CGT1(0.37 U/mL)活性的1.7倍;进一步对GS115/pPICZαA-CGT2进行摇瓶发酵条件优化,确定其最优发酵条件为:pH 6.5、28℃、200 r/min、每24小时补加体积分数1.5%的甲醇诱导,120 h后其胞外酶活力达到1.26 U/mL,是优化前的两倍。     

木聚糖酶重组毕赤酵母合成培养基的Plackett-Burman法优化

目的:筛选合成培养基中影响重组毕赤酵母高效表达木聚糖酶的关键成分。方法:首先通过单因素实验和t检验筛选重组毕赤酵母表达木聚糖酶的最佳初始诱导培养基,其次利用Plackett-Burman设计及逐步回归建立培养基成分和响应值间的多元线性回归模型,并筛选出关键培养基成分,最后利用相关系数分析,对非关键成分含量的选取做出合理的取舍。结果:筛选出甘油磷酸钠、硫酸钙、PTM1和硫酸铵是影响重组酵母表达木聚糖酶的关键培养基成分,且当培养基组合为甘油磷酸钠20 g/L,(NH₄)₂SO₄ 2.0 g/L,CaSO₄·2H₂O 2.0 g/L,K₂SO₄ 20.0 g/L,MgSO₄·7H₂O 6.0 g/L,PTM1 8.0 mL/L,甲醇10.0 mL/L,吐温80 2.0 g/L时,木聚糖酶的酶活力和比酶活分别达到2298.4 U/mL和9926.3 U/mg,分别是优化前的3.055倍和3.889倍。结论:Plackett-Burman设计不仅可以显著提升培养基优化目标,还能筛选出关键培养基成分,从而为进一步优化奠定了基础。