黑曲霉木聚糖酶（xynZF-2）基因克隆、表达及酶学性质分析

利用RT-PCR技术从黑曲霉（Aspergillusniger）XZ-3S中成功克隆出木聚糖酶基因（xynZF-2）的cDNA序列（Genbank登录号为：JQ700382）。该基因核苷酸序列阅读框全长678bp,编码225个氨基酸,其中成熟肽为107个氨基酸。以重组质粒pUCm-T—xynZF-2为模板,扩增得到编码xynZF－2成熟肽的cDNA片段（624bp）。将其与表达载体pET－28a连接,构建重组表达载体pET－28a—xynZF－2,并转化大肠杆菌（Escherichiacoh）BL21（DE3）,获得重组工程菌BL21／xynZF-2。经IPTG诱导表达,木聚糖酶的的比酶活最高可达42．33U／mg。重组表达的木聚糖酶最适反应温度为40℃,最适反应pH为5．0,在碱性条件下具有良好的稳定性。Fe^3＋对酶的激活作用最为明显。     

热纤梭菌β-葡聚糖酶基因的克隆和表达

提取热纤梭菌(Clostridium.sp)基因组DNA,首次通过PCR克隆了该菌的β-葡聚糖酶基因全长。结果表明:该基因全长1040bp,ORF为1003bp,编码334个氨基酸,计算分子质量为37.8kD,等电点为7.67。经Blast分析,该序列与热纤梭菌同源性最高(99%),而与基因库中嗜热梭菌的同源性为94%,该基因已被GenBank接受(AY225318)。用BamHⅠ和XhoⅠ双酶切目的片段和表达载体pET-30a(+)后相连接,构建重组表达载体pET-clo,并导入BL21细菌中表达。酶学特性表明:SDS-PAGE电泳在37kD左右有表达蛋白带,该工程菌最适酶活29.4U/mL,是出发菌的15倍,最适温度80℃,最适pH9。该工程菌可作为耐热性材料构建耐热性好、酶活高的杂合基因工程菌。     

双孢蘑菇耐热相关基因028-1的克隆与序列分析

根据双孢蘑菇耐热相关基因片段028-1400的cDNA序列设计并合成引物，应用cDNA末端快速扩增（RACE）方法获得该基因的5′端cDNA片段028-11200。以上述两个片段为模板，经PCR扩增获得该基因的全长cDNA序列，并对其进行了克隆、鉴定、测序与分析。该序列全长1．37Kb，在GenBank中未发现明显的同源序列。该基因序列在GenBank上的登录号为DQ235473。     

几丁质结合蛋白基因克隆、表达与纯化

该研究通过聚合酶链反应（PCR）方法从假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas sp.）DL-6菌株中成功克隆了几丁质结合蛋白基因。PCR测序结果表明,该基因全长1 596 bp,编码531个氨基酸,其理论分子质量为58.517 ku,等电点（pI）4.35,命名为CBP58（GenBank登录号KF234016）。结构域分析结果表明,该蛋白包括1个33家族碳水化合物结合模块（CBM）,2个类型3几丁质结合域（ChtBDs）;用Insight II 2005软件以同源建模的方法构建CBP58蛋白CBM33结构域的三维结构模型,Ramachandram图谱检测和三维结构评估显示模型结构合理,整体相容性较为可信;将CBP58基因构建到pET23b载体,并转化至大肠杆菌（Escherichia coli）BL21（DE3）中诱导表达;利用镍柱亲和层析纯化获得重组蛋白。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）检测显示目的蛋白可溶表达,为后期几丁质结合蛋白（CBP）的生化性质表征奠定理论基础。     

绿色木霉纤维二糖水解酶基因的克隆及其在乳酸菌中的表达与鉴定

采用乳酸菌表达系统进行绿色木霉纤维二糖水解酶基因cbhⅡ 的表达研究。参照GenBank上发表的绿色木霉（Trichoderma viride）cbhⅡ 基因（GenBank登录号：M55080）设计引物并通过聚合酶链式反应克隆获得其cDNA序列长1 441 bp。为了达到表达分泌该酶的目的,在其基因上游序列前添加了大小为80 bp的信号肽序列。进一步通过生物信息学方法将密码子按照乳酸菌的偏好性进行了优化,通过全基因合成获得了优化后的cbhⅡ 基因。将该基因与穿梭表达载体pMG36e连接, 构建原核表达载体pMG36e-S-cbhⅡ ;利用电转化方法将其转入乳酸乳球菌NZ3900感受态细胞中构建重组乳酸菌,纯化的重组菌蛋白通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,得到一条约为53 kD的目的蛋白条带,与预期大小相符;利用3,5-二硝基水杨酸法测定培养基上清液中水解纤维素酶的活力达到16.7 U/mL,菌体裂解液上清液和菌体沉淀几乎没有酶活力。结果表明,纤维二糖水解酶基因信号肽序列被乳酸乳球菌正确识别,并成功实现了胞外表达。     

花生果种皮特异表达基因AhPSG13的克隆和表达研究

为了克隆在花生果种皮中特异表达的基因,本实验从花生果皮种仁抑制消减文库中筛选出一个277bp的EST序列并进行研究,通过构建花生果皮全长cDNA文库,获得此目的基因G13的全长为1369bp,开放阅读框从第28个碱基始至1122个碱基止,预测分子量为39865.59,等电点5.73。生物信息学分析表明该基因编码的蛋白具有4个跨膜结构域和多个活性位点,可能与细胞内DNA转录有关;该蛋白与多种豆科作物的半胱氨酸蛋白酶具有较高同源性,推测为花生半胱氨酸蛋白酶相关基因;RT-PCR研究该基因表达,结果显示该基因在果种皮中特异表达,于30d果皮中表达量最大。本研究克隆的AhPSG13基因序列已经登陆到GenBank,登录号为FJ475061。     

印度谷螟18S rDNA的克隆及定量PCR方法的建立

为挖掘储粮害虫印度谷螟的基因信息,开发用于生物系统进化研究的工具,建立基因表达水平的研究方法,本文利用分子生物学方法从印度谷螟幼虫体内克隆获得了18S rDNA 的基因全长序列（1888 bp,GenBank登录号为KJ836335）。利用邻位连接法（neighbor-joining）分别构建了基于18S rDNA 基因全长、保守序列II以及多变区的系统发育树,比较了与其他已知昆虫18S rDNA基因的同源性和遗传距离。与其它序列的系统发育树相比,其全长序列的系统发育树更能反映鳞翅目昆虫的亲缘关系,印度谷螟与大蜡螟的亲缘关系最近。此外,建立了以18S rDNA为内参基因的实时荧光定量PCR方法。     

褐藻胶裂解酶基因在大肠杆菌中的表达及其酶学性质

作者从蜡样芽孢杆菌F1-5-10中提取DNA,通过PCR克隆得到褐藻胶裂解酶基因后,将其构建到pET-30a(+)上并在大肠杆菌BL21菌株中进行高效诱导表达,继而对纯化得到的褐藻胶裂解酶蛋白进行活性检测和酶学特性研究。实验结果表明:PCR扩增出1035bp大小的褐藻胶裂解酶基因algl(GenBank登录号:GU585575),SDS-PAGE电泳结果显示出相对分子质量约为45 000的特异性蛋白质条带。表达条件优化实验结果表明0.4mmol/L浓度的IPTG 32℃诱导4h重组蛋白的表达量最高,约占菌体总蛋白质质量的36%。测定褐藻胶裂解酶酶活性,酶活力为11.7U/mg。酶学性质研究表明:ALGL的酶活最适温度为35℃,热稳定性较差,最适pH值为6.6,Ca2+、Mg2对酶活有激活作用,ALGL催化褐藻胶的Km值为1.89mg/mL,Vmax为15.01U/mL。     

产气肠杆菌B19中β-甘露聚糖酶基因的克隆表达及酶学性质研究

将产气肠杆菌B19中的β-甘露聚糖酶基因(ManE)进行克隆,获得全长ManE基因序列,将ManE基因与pET28a(+)表达载体连接,转入大肠杆菌BL21(DE3)中,构建重组菌株BL21(DE3)-pET-28a(+)-ManE,并成功表达了重组β-甘露聚糖酶。结果表明:克隆得到ManE基因序列全长为2196 bp,编码731个氨基酸。通过Ni柱亲和层析法分离纯化得到纯度较高的重组β-甘露聚糖酶,其分子量大小约为82.5 ku。重组β-甘露聚糖酶的酶学性质研究结果显示:最适反应温度和最适pH分别为55℃和6.5,在温度50~55℃,pH4.0~7.0的范围内都能保持较好的稳定性。1 mmol/L浓度的Co2+、Mn2+、Zn2+、Ba2+和Ca2+对重组β-甘露聚糖酶的酶活有不同程度的激活作用。而K+、Mg2+和Cu2+对该重组酶有不同程度的阻碍作用,其中Cu2+对该重组酶催化活性的抑制作用最强,酶活降低到最大酶活力的65.3%。本研究实现了β-甘露聚糖酶的异源表达,这些结果为该酶的进一步工业化应用提供了重要的理论依据。     

生物合成γ-氨基丁酸酿酒酵母谷氨酸脱羧酶基因的克隆与表达

为了提高酵母菌的γ-氨基丁酸产量,本研究以十六烷基三甲基溴化铵法(hexadecyl trimethy ammonium bromide,CTAB)提取的酿酒酵母28基因组DNA为模板,扩增得到序列长度为1 758 bp的GAD1基因,经比对与S.cerevisiae S288c的一致性达到98.58%,并设计引物扩增包括GAD1基因上游启动子及调控序列,下游终止子在内的全长基因序列,长度为3 490 bp。将全长基因序列克隆至高拷贝质粒p UG6,构建重组质粒p28。以菌株28作为出发菌株进行转化,经G418抗性筛选得到转化子,进一步经过聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)实验验证,质粒提取及酶切验证,确证得到重组子DL28。经重组质粒p28的特性研究得知,重组质粒p28具有良好的遗传稳定性,无抗性传代培养10次重组质粒不丢失。转化后进行酶活力测定,重组子DL28的谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase,GAD)酶活力比菌株28提高73.8%。通过以上实验结果得出结论,GAD基因高表达菌株DL28具有更高的G418抗性和GAD酶活性。     

克氏担孢酵母脂肪酶基因在毕赤酵母中的高效表达

以克氏担孢酵母V3脂肪酶基因为研究对象,构建毕赤酵母稳定的高效表达系统。采用同源克隆法从克氏担孢酵母V3中获得一个脂肪酶基因,并将其构建到表达载体pPICZαA,转入毕赤酵母X33中,成功实现了克氏担孢酵母V3脂肪酶基因在毕赤酵母X33中的表达。重组工程菌摇瓶培养120 h后,酶活力可达18 U/mL。重组酶的最适反应温度为60 ℃,最适pH值为5.0。1 mmol/L的Mg2+、K+和Na+以及质量浓度为1 g/100 mL的曲通-100、吐温-80、吐温-20对重组KLIP具有激活作用。重组酶的最适底物为三硬脂酸甘油酯（C18）。     

大豆过氧化物酶基因的克隆及其表达载体的构建

大豆过氧化物酶(soybean peroxidase,sbp)基因的克隆及其表达载体的构建将有利于人们更深入的从分子生物学角度研究sbp 基因的结构与功能。首先从大豆根中获取总RNA,通过RT-PCR 获得sbp 基因。再将sbp 基因与表达载体pPICZα-A 双酶切后连接,构建重组表达载体pPICZα-A-sbp。将pPICZα-A-sbp 转化大肠杆菌筛选阳性克隆体并测序。结果表明：获得的sbp 基因序列与已报道的sbp[U51191(GmEpa1)]基因序列有92% 的同源性。重组表达载体pPICZα-A-sbp 的成功构建为其在毕赤酵母中表达奠定了基础。     

花生过敏原蛋白Ara h 6基因克隆和原核表达

本实验首先从花生中提取总RNA,利用反转录聚合酶链式反应技术克隆了花生过敏原蛋白Ara h 6全cDNA,并以此为模板扩增出Ara h 6目的基因。将目的基因与pMD19-T Simple质粒进行重组后转入BL21（DE3）宿主表达菌中,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷诱导产物表达,并利用镍离子亲和层析纯化表达产物。DNA测序结果显示Ara h 6基因片段全长为438 bp,编码145 个氨基酸,与已知该蛋白DNA序列97%相同;十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示表达产物分子质量为24 kD,与融合组氨酸标签的重组Ara h 6蛋白理论分子质量相符;质谱鉴定结果表明重组蛋白的一级结构与天然Ara h 6匹配度为100%;Western blotting结果显示融合蛋白能够为抗Ara h 6多克隆抗体所识别,具有免疫原性。     

水生栖热菌海藻糖合成酶基因的克隆及真核表达

通过基因工程技术合成海藻糖合酶Tres 全基因,插入到毕赤酵母菌表达载体pPICZα中。电转化毕赤酵母菌GS115 后,经Zeocin 抗性筛选阳性菌株。用PCR 和全基因测序鉴定目的基因的表达。通过诱导表达目的蛋白,并以SDS-PAGE 和Western blotting 进行鉴定。成功地构建了pPICZα-Tres 重组质粒,并证明目的基因已整合于毕赤酵母菌的基因组。     

河南华溪蟹金属硫蛋白分泌型表达载体的构建、表达及纯化

目的：构建河南华溪蟹金属硫蛋白（metallothionein,MT）分泌型表达载体并诱导其可溶表达。方法：采用基因重组技术,将河南华溪蟹MT基因亚克隆至碱性磷酸盐启动子（alkaline phosphatase promoter,phoA）分泌型原核表达载体,转化大肠杆菌BL21（DE3）,通过低磷酸盐诱导重组蛋白表达,经Ni2+螯合柱分离纯化后,利用紫外光谱扫描分析、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gelelectrophoresis,SDS-PAGE）及Western blotting检测鉴定重组MT。结果：phoA-MT分泌型表达载体构建成功,工程菌经低磷酸盐诱导后重组MT以可溶形式获得表达,紫外光谱扫描和Western blotting证实表达产物的正确性,SDS-PAGE分析其纯度较高,主要以单体和二聚体的形式存在,其分子质量分别约为7.5、15 kD。结论：成功实现了河南华溪蟹MT的重组表达。     

甜杏仁和苦杏仁野黑樱苷水解酶基因的克隆

以轮台小白杏（甜杏仁品种）和甲麦黄杏（苦杏仁品种）为实验材料,采用同源基因克隆方法克隆野黑樱苷水解酶（prunasin hydrolase,PH）基因。轮台小白杏PH基因命名为PaLTPh（GenBank登录号：KF888615）,序列长度3 686 bp;甲麦黄杏PH基因命名为PaMJPh（KF888616）,序列长度3 690 bp。PaLTPh和PaMJPh与扁桃Ph691基因相似性为94%。根据PaLTPh和PaMJPh保守区序列设计引物,克隆编码区（coding sequence,CDS）序列。PaLTPh CDS（KF888617）和PaMJPh CDS（KF888618）序列长度均为1 635 bp,与扁桃Ph691全CDS区相似性为97%。PaLTPh CDS和PaMJPh CDS序列均为全长的开放阅读框,编码蛋白质长度为544 个氨基酸。PaLTPH蛋白和PaMJPH蛋白均包含长度为26 个氨基酸的信号肽和糖基水解酶家族Ⅰ结构域,可催化野黑樱苷水解为扁桃腈和葡萄糖。杏PH基因与扁桃Ph691具有高度的同源性。     

杂合抗菌肽MgJ基因在毕赤酵母中表达条件的优化

为确定杂合抗菌肽MgJ基因的最佳诱导表达条件,将构建好的重组表达载体pPICZαA-MgJ经SacⅠ线性化处理,电转入巴斯德毕赤酵母GS115,利用抗生素Zeocin筛选阳性克隆,聚合酶链式反应（polymerase chainreaction,PCR）扩增验证,甲醇诱导表达。优化杂合抗菌肽MgJ诱导剂浓度、诱导时间、诱导温度、初始菌体浓度表达条件。结果表明杂合抗菌肽MgJ的最佳表达条件为：28 ℃、250 r/min诱导培养,每24 h添加体积分数0.5%的甲醇,诱导时间120 h,MgJ表达量可达11.9 mg/L。纯化后获得的表达产物MgJ对S. aureus ATCC 29213有较好的抑菌活性,最小抑菌浓度（minimal inhibitory concentration,MIC）为10 μg/mL。     

密码子优化及透明颤菌血红蛋白共表达提高耐热脂肪酶在毕赤酵母的表达

根据毕赤酵母密码子的偏好性,通过在线软件对Thermomyces lanuginosus脂肪酶基因（tll）和透明颤菌血红蛋白基因（vhb）进行密码子优化。优化后的脂肪酶基因（tll-opt）和透明颤菌血红蛋白基因（vhb-opt）中碱基GC含量分别由原来的46%提高到49%和42%提高到51%,碱基A、T、C、G均匀分布,减少了AT和GC富集区,利于tll-opt和vhb-opt基因在毕赤酵母X33中的表达。将tll和tll-opt连接到表达载体pPICZαA并转入毕赤酵母X33中。摇瓶培养条件下,含有tll和tll-opt重组工程菌的最大酶活力分别为7 U/mL和16 U/mL。50 L发酵罐培养条件下,含有tll和tll-opt重组工程菌的最大酶活力分别为201 U/mL和430 U/mL。为了进一步提高含tll-opt重组工程菌的表达酶活性,将vhb-opt转入该重组工程菌得到工程菌VHb＋（含有tll-opt和vhb-opt）。重组工程菌VHb＋在摇瓶培养条件下最大酶活力为23 U/mL,分别是优化后基因和原始基因最大表达酶活力的1.39 倍和3.28 倍。重组工程菌VHb＋在50 L发酵罐瓶培养条件下最大酶活力为610 U/mL,分别是优化后基因和原始基因最大表达酶活力的1.41 倍和3.03 倍。