谷氨酸棒杆菌苏氨酸脱氨酶基因敲除及对L-亮氨酸发酵的影响

L-异亮氨酸是L-亮氨酸发酵的主要副产物,L-异亮氨酸的积累对L-亮氨酸的发酵及提取均产生不利影响。采用基因重组技术敲除L-亮氨酸产生菌-谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)TGL8207的苏氨酸脱氨酶基因ilvA,构建了ilvA缺失株谷氨酸棒杆菌(C.glutamicum)TGL8207 ilvA。发酵结果显示:ilvA基因缺失对TGL8207 ilvA的生长影响很小。与供试菌比较,TGL8207 ilvA的L-亮氨酸产量和糖酸转化率分别提高了8.4%和1.9%。     

甘油脱水酶结构基因(gldABC)克隆及序列分析

以肺炎克雷伯氏菌As1.1736的基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到了目的基因(gldABC)并将该基因克隆到pMD19-TSimple载体。通过对该基因的序列分析,甘油脱水酶(gldABC)结构基因的全长为2816bp,由三个独立的开放阅读框架组成,三个独立的读码框分别由1668、585、426bp组成,分别编码556、195、142个氨基酸。通过BLAST同源性分析,该基因与GenBank中已发表的gldABC基因(U60992)的核苷酸序列同源性为99.39%。氨基酸的同源性为100%。     

L-异亮氨酸生产菌Corynebacterium glutamicum JHI3-156中突变酶TD1及AHAS1的初研究

苏氨酸脱水酶(TD)和乙酰羟基氨酸合酶(AHAS)是谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)合成L-异亮氨酸的关键酶.TD受L-异亮氨酸反馈抑制,AHAS受三支链氨基酸的反馈抑制.通过研究分析L-异亮氨生产菌C.glutamicum JHI3-156中突变型TD1及AHAS1,发现TD1有一个突变氨基酸,AHAS1有三个突变氨基酸;将TD,TD1,AHAS和AHAS1在Escherichia coli BL21 (DE3)中过量表达,经提取纯化及酶活测定,发现相比野生型TD,突变型TD1体现较高的酶活水平,完全不再受L-异亮氨酸反馈抑制;相比野生型AHAS,突变型AHAS1对较高浓度的L-异亮氨酸更耐受.     

产己酸菌Lysinibacillus fusiformis SigA基因的克隆、表达及生物信息学分析

通过克隆产己酸菌Lysinibacillus fusiformis SigA全长基因,并对其进行表达和生物信息学分析。结果表明,SigA基因开放阅读框（ORF）有1 128个碱基,编码327个氨基酸,其分子质量为45.275 kDa;生物信息学预测表明,L. fusiformis与Lysinibacillus sphaericus具有较近的亲缘关系,二者序列相似度达97%;该蛋白为亲水性可溶性蛋白,与Bacillus sp. B14905相似度达100%,其二级结构主要由α-螺旋和loop环状构成,α-螺旋和loop环状分别占其二级结构的60.15%和 37.79%;预测并优化的三级结构由14个α-螺旋和15个loop构成。     

xanK单位点突变对野油菜黄单胞菌菌黄素合成及黄原胶产物性质的影响

菌黄素的存在使得野油菜黄单胞菌产生的黄原胶发酵液呈现黄色,并显著影响了黄原胶的性状、产量及提取工艺。研究过程中得到一株自然突变的不产生菌黄素的黄原胶生产菌株XW,测序发现该菌株xanK基因的一处碱基突变使相应编码的天冬氨酸突变为甘氨酸。为探究xanK基因突变对菌黄素合成的影响,通过回补试验将野生型菌株的xanK基因导入到突变菌株中,发现突变菌株的菌黄素合成恢复,说明该突变导致菌黄素合成受阻。此外,对两种黄原胶产物进行分析,结果显示突变菌株产生的黄原胶在黏度和丙酮酸含量上均高于野生型菌株,而分子量和乙酰基含量要低于野生型菌株,说明菌黄素对黄原胶的合成可能具有复杂的影响。     

利用CRISPR-Cas9和Cre/loxP系统删除34个非必需基因构建L-苏氨酸生产菌

L-苏氨酸是一种被广泛应用于食品、饲料及医药等领域的必需氨基酸。大肠杆菌以葡萄糖为碳源合成L-苏氨酸的过程中,一些非必需基因的转录和翻译会消耗碳源。利用CRISPR-Cas9和位点特异性重组系统Cre/loxP,敲除了大肠杆菌MG1655基因组中puuE和ynaI区间的34个非必需基因（共30.372 kb）,获得了突变菌MG003,然后通过高表达L-苏氨酸合成途径中关键基因thrA*、thrB和thrC以及L-苏氨酸转运酶编码基因rhtA和rhtC提高L-苏氨酸产量。与对照菌MG1655/pFW01-thrA*BC相比,MG003/pFW01-thrA*BC生长加快,L-苏氨酸产量提高25.5%;MG003/pFW01-thrA*BC-rhtA的L-苏氨酸产量提高了43.3%;MG003/pFW01-thrA*BC-rhtC的L-苏氨酸产量提高了74.5%。研究结果表明,大肠杆菌基因组中34个非必需基因的删除有利于其提高L-苏氨酸合成能力。     

稻瘟病菌单加氧酶lpmo M1基因的克隆及生物信息学分析

多糖裂解单加氧酶（LPMO）是一类新型的可以与水解酶系协同降解纤维素、几丁质和淀粉等难溶多糖的酶。以稻瘟病菌（Magnaporthe grisea 70-15）为研究对象,采用逆转录-聚合酶链反应克隆得到多糖裂解单加氧酶基因lpmo M1,成功构建了真核表达载体pPICZαA-lpmo M1。生物信息学分析表明该基因编码区长819 bp,编码272个氨基酸,预测该基因的理论分子质量为28.85 ku,等电点为7.66;结构预测显示存在7个O-糖基化位点和16个磷酸化位点,没有N-糖基化位点。通过生物软件Vector NTI对不同来源的LPMO的同源性进行分析,结果显示稻瘟病菌LPMO M1与其他LPMO同源性最高仅为41%;系统进化分析发现稻瘟病菌（Magnaporthe grisea 70-15）的多糖裂解单加氧酶LPMO M1与黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）的同类酶Gh61D亲缘关系最近。     

凝结芽孢杆菌中耐热木酮糖激酶基因的克隆表达及生信分析

该研究以凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）IPE22为研究对象,通过聚合酶链式反应（PCR）扩增获得木酮糖激酶基因Bc-XK,将其与载体pET-30a连接后,在大肠杆菌（Escherichia coli）BL21(DE3)中进行诱导表达。然后采用镍柱亲和层析纯化重组酶Bc-XK,对基因Bc-XK及其编码的蛋白质进行生信分析。结果表明,纯化后重组酶Bc-XK的酶比活力为（20.56±3.31） U/mg,热稳定性好,在60 ℃保持活力180 min以上,具有很好的工业应用潜力。Bc-XK基因含有一个1 536 bp的开放阅读框,共编码511个氨基酸,其编码的蛋白质为亲水蛋白,等电点（PI）为5.46,分子质量为56.15 kDa,二级结构中α-螺旋、无规卷曲和延伸链含量丰富,3个催化位点分别为天冬氨酸-8、苏氨酸-11、天冬氨酸-239,高度保守。     

传统发酵牦牛酸奶中马克斯克鲁维酵母菌的分离鉴定及系统发育分析

对川西北部分牧区的10 份传统发酵牦牛酸奶样品进行酵母菌的分离,通过常规形态特征和26S rRNA基因测序分析鉴定出16 株马克斯克鲁维酵母菌（Kluyveromyces marxianus）。同源性分析显示16 株分离菌与已知马克斯克鲁维酵母的同源性高达99.3%～100%。16 株分离菌中形成明显的两种序列类型,其中10 株分离菌与另外6 株分离菌相比在扩增片段的第537位点上发生碱基缺失、第554位点上碱基由G突变为A、第564位点上碱基由A突变为T。系统进化分析显示两种序列类型的分离株也形成两个独立进化分支。     

代谢工程改造大肠杆菌合成L-异亮氨酸的研究

以L-苏氨酸生产菌Escherichia coli THRD为出发菌株,利用基因重组技术替换ilvLXGMEDA启动子并过表达解除L-异亮氨酸反馈抑制的ilvA和ilvIH,以期获得L-异亮氨酸生产菌.将ilvLXGMEDA启动子替换为强启动子Ptrc并敲除ilvLXGM后获得ILE01菌株,于该菌株中分别过表达解除L-异亮氨酸反馈抑制的ilvIH及共表达解除L-异亮氨酸反馈抑制的ilvA和ilvIH,获得菌株ILE02和ILE03,其L-异亮氨酸产量分别达到1.75 g/L和2.19g/L.针对ILE03 α-酮丁酸积累量过高的问题,通过改变操纵子中ilvA和ilvIH的顺序调节其转录水平,获得菌株ILE04,其L-异亮氨酸产量达2.85 g/L.利用ILE04于5L发酵罐中进行发酵实验,L-异亮氨酸产量、发酵强度及转化率分别为5.23 g/L、0.17 g/(L·h)及4.6％.     

干酪乳杆菌细菌素的抗菌机制分析

目的：分析和预测干酪乳杆菌细菌素基因及其编码蛋白的分子结构和理化性质,明确细菌素的抗菌机制。方法：利用生物信息学软件进行细菌素编码蛋白的结构预测和功能分析,采用氨基酸定点突变技术对预测的氨基酸位点进行点突变,检测突变体的抗菌活性。结果：干酪乳杆菌细菌素（LacA和LacB）属于热稳定、分泌信号肽的跨膜蛋白,LacA蛋白存在典型的抗菌结构域GxxxG,构建LacA蛋白中第40位V和第57位I的突变载体,两个位点中任何一个发生突变都明显影响细菌素的抗菌活性。结论：推测V40和I57是干酪乳杆菌细菌素发挥抑菌活性的关键氨基酸位点,为今后探索干酪乳杆菌细菌素（class IIb）抗菌机制提供理论依据。     

黑曲霉 G-1125生淀粉糖化酶基因的克隆与序列分析

从黑曲霉Aspergillus niger G-1125克隆到了生淀粉糖化酶菌基因的DNA及cDNA序列。序列分析表明,该生淀粉糖化酶基因组DNA 序列编码区长2 172 bp,cDNA编码区长1 923 bp,该基因含有4个内含子,共编码640个氨基酸,前18个氨基酸为信号肽序列,该氨基酸序列中共含有2个潜在的糖基化位点,软件预测出该酶的分子质量约为68 ku,等电点为pH值4.07。     

发菜中GDP-甘露糖4,6-脱水酶基因的克隆及原核表达

前期采用RNA-Seq技术对高盐胁迫下的发菜样品进行转录组测序,发现GDP-甘露糖4,6-脱水酶基因转录水平较正常培养条件上调2.18倍。基于转录组测序结果,通过同源相比对分析设计引物,以发菜基因组为模板克隆GDP-甘露糖4,6-脱水酶基因,获得长度为1 080 bp的核酸序列。通过生物信息学分析表明,该基因具有较高保守性,蛋白质二级结构主要构成方式为随机卷曲和α螺旋,是亲水性蛋白,酪氨酸、苏氨酸、丝氨酸磷酸化位点个数分别为13、15、17,蛋白质分子质量为41.08 ku,等电点为5.73。正负电荷氨基酸残基数分别为38和46。随后,将该基因插入质粒p ET-28a中成功构建重组表达质粒,然后转化至BL21大肠杆菌感受态中进行原核表达。在OD值为0.8时,用1 mmol/L IPTG在16℃下诱导表达20 h后,获得预期大小重组蛋白(41.08 ku)。该研究首次成功克隆得到发菜GDP-甘露糖4,6-脱水酶基因,并成功构建重组表达质粒于大肠杆菌高效表达。     

5-氨基乙酰丙酸脱水酶缺失对大肠杆菌生长的影响

5-氨基乙酰丙酸(ALA)脱水酶直接关系到ALA的积累,研究该酶突变对细胞的影响对生物法生产ALA具有重要意义,然而目前这方面认识比较混乱.本研究通过无痕敲除Ecoli MG1655菌株的ALA脱水酶的结构基因hemB,发现ALA脱水酶酶活大幅降低,且突变株生长受到极大的影响,但是仍然有10%的残余酶活支持细胞微弱且不...     

大肠杆菌PTSNtr相关基因缺失对苏氨酸合成的影响

大肠杆菌的氮磷酸转移酶系统（nitrogen phosphotransferase system,PTSNtr）在其工作过程中会消耗L-苏氨酸合成的前体物质磷酸烯醇式丙酮酸,敲除相关基因或可影响苏氨酸合成。作者利用CRISPR-Cas9系统,分别敲除PTSNtr相关基因ptsP、ptsO和ptsN,构建得到突变株MZ001、MZ002和MZ003。通过对出发菌株和突变菌株测定生长曲线,发现ptsP、ptsO和ptsN的单缺失使菌株培养前期生长迟缓,迟滞期延长,后期快速生长,稳定期生物量积累大于出发菌株。之后在出发菌株和突变菌株中引入含有苏氨酸合成的3个关键酶编码基因thrA*、thrB和thrC以及苏氨酸转运蛋白编码基因rhtC的表达质粒。对比菌株MG1655/pFW01-thrA*BC-rhtC,菌株MZ001/pFW01-thrA*BC-rhtC、MZ002/pFW01-thrA*BC-rhtC和MZ003/pFW01-thrA*BC-rhtC苏氨酸的产量有明显提高,分别为3.805、1.722、3.091 g/L。本研究表明,大肠杆菌的PTSNtr相关基因的敲除对提高其L-苏氨酸的合成能力有促进作用。     

油菜菌核病菌抗腐霉利菌株的生理生化特性及抗药机制初步分析

通过室内紫外线和药剂诱导,获得多株高抗腐霉利油菜菌核病菌（Sclerotiniasclerotiorum）突变体。与野生亲本菌株相比,抗性突变株（EC50〉800μg/mL）在高糖（〉40g/L蔗糖）和高盐（〉5g/LNaCl）培养基上生长缓慢,表明对高渗透压比较敏感;菌丝相对电导率较高,显示细胞膜透性增大,胞内电解质渗出较多。试验还发现,在含药培养液中,亲本菌株菌丝内甘油大量合成和积累,增加462.45%,而抗药突变株甘油含量仅稍有增加或有所下降,说明抗腐霉利突变株对外界渗透压的调节能力较低。根据已报道组氨酸激酶（HK）基因序列设计特异引物,经PCR扩增和测序,获得油菜菌核病菌HK基因保守区域序列1605bp。抗、感腐霉利菌株HK基因保守区域在第45位、第81位和第625位碱基不同,但编码的氨基酸一致。因此,油菜菌核病菌对腐霉利的抗性及抗药菌株的高渗敏感性与HK基因保守区域碱基突变无关。     

遗传性对称性色素异常症:一例家系报道及DSRAD基因突变的研究

目的报道1例遗传性对称性色素异常症家系,并对家系成员的DSRAD基因突变进行检测。方法PCR扩增该家系患者和健康对照个体DSRAD基因的全部外显子,并进行DNA测序,以100例无亲缘关系的正常人作对照。结果该家系患者DSRAD基因的第14外显子3388碱基发生了一个T→C的杂合突变,导致第1130位半胱氨酸被精氨酸替代,该区域可能存在DSRAD基因的脱氨基酶。家系中健康对照个体及无亲缘关系的正常人均未发现该突变。结论该遗传性对称性色素异常症家系中存在DSRAD基因的特异性突变,该突变引起编码蛋白功能缺陷,导致出现皮肤色素异常的临床表型。     

一株植物乳杆菌的分离鉴定及其隐蔽质粒的序列分析

从传统发酵乳制品中分离到1 株乳酸杆菌,经API 50 CH 细菌鉴定系统和16S rRNA 基因序列分析后鉴定为植物乳杆菌。分析该菌的质粒图谱后发现该菌携带多个质粒,将其中的小质粒pLD1 测序,结果显示该质粒的大小为2112bp,碱基G+C 含量为37.8%,只编码1 个复制蛋白,其中有1 个17bp 的序列重复了13 次。BLAST 发现该质粒同pLP2000 等的同源性在95% 以上,其中复制蛋白同其他质粒存在一些氨基酸差异。pLD1 质粒序列的GenBank 登陆号为NC_012220,并且它可用于构建良好的乳杆菌基因工程载体。     

黑芥ANS基因的克隆和在芸薹属B基因组的PCR鉴别

利用同源克隆方法克隆黑芥ANS基因,获得2个ANS基因拷贝BnANS1和BnANS2,长度分别为1 366bp和1 367bp.这2个基因都有1个76bp的内含子.比较BnAⅣS1和BnANS2基因序列,发现在编码区、5＇与3＇非编码区和内含子区域都有多态性,5＇非编码区有3个碱基的多态性和4个碱基的缺失,编码区有26个碱基的多态性;内含子有2个碱基的多态性;3＇非编码区有18个碱基的多态性和3个碱基的插入.这2个ANS拷贝都编码356个氨基酸的蛋白,具有其他物种同样的ANS蛋白保守结构域,属于2OG-Fe（Ⅱ）加氧酶超家族.BnANS1编码的蛋白质理论分子量为40 448.58Da,等电点为5.05;BnANS2编码的蛋白质理论分子量为40 468.52Da,等电点为5.04.比较这2个ANS基因拷贝编码的蛋白质序列,发现有9个多态性位点.这2个ANS拷贝在黑芥的种皮和胚中均检测到表达.获得了1对ANS引物,能从白菜、黑芥、甘蓝、芥菜型油菜、甘蓝型油菜和埃塞俄比亚芥中,用等位特异PCR方法特异识别来自芸薹属B基因组的ANS基因.     

红曲黄酒来源芽孢杆菌普鲁兰酶基因克隆和生物信息学分析

红曲黄酒酿造原料为大米,淀粉质量分数在70%以上,微生物来源淀粉酶系对淀粉的水解至关重要,影响甚至决定红曲黄酒酿造的原料转化过程和产品品质。从酒曲中分离具有淀粉水解能力的芽孢杆菌2?株,编号BHQ03和BHQ06,进行分子生物学鉴定并分别从2?株菌中克隆获得pulL1和pulL2,pulL3和pulL4共4?个I型普鲁兰酶基因,其中基因pulL1和pulL3均编码713?个氨基酸,序列相似度96.31%,基因pulL2和pulL4均编码852?个氨基酸,序列相似度99.77%。对基因pulL1和pulL2编码蛋白PulL1和PulL2进一步分析发现,二者均属于G13家族,具有4?段特征性保守区域。PulL2的N-端含有32 个氨基酸残基的信号肽序列,且催化活性位点存在突变（D407G）。结合文献研究和三维结构模拟,分析普鲁兰酶的具体催化过程。上述研究为科学解析红曲黄酒酿造的淀粉水解过程提供参考。