玉米皮纤维发酵裂褶菌的产酶分析及木聚糖酶基因克隆、表达和酶学性质测定

以玉米皮为唯一碳源培养裂褶菌,分别测定发酵液中半纤维素酶活性,结果显示木聚糖酶酶活为7.45U/mL、乙酰木聚糖酯酶酶活为3.41 U/mL、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶和α-葡萄糖醛酸苷酶活相对较低,分别为0.44 U/mL和0.074 U/mL。根据酶活测定结果克隆了裂褶菌的木聚糖酶基因Xyn22,完成了该基因在大肠杆菌中的表达、重组蛋白纯化和性质研究。Xyn22的最适反应温度为40℃,当反应温度在45℃时其相对酶活在80%以上。Xyn22的最适pH为5.0,在4.5~6.5的范围内酶活均在80%左右。Xyn22在pH 3.0~10.5范围内较稳定,酶活保持在80%左右。Mg~(2+)、Ba~(2+)、EDTA和Hg~(2+)对酶活有很大的抑制作用,Hg~(2+)可以使Xyn22几乎完全失活。     

黑曲霉金属蛋白酶的克隆表达与性质鉴定

在毕赤酵母中克隆表达黑曲霉CGMCC 3.7193中一个疑似金属蛋白酶基因MPase,分离纯化后对重组酶MPase进行理化特征分析.结果显示,纯化后的MPase:比酶活达到1859.2 U/mg,最适反应温度35℃,最适反应pH7.0;在低于40℃,pH5.0～8.0之间稳定;偏好水解大豆分离蛋白,Km和Vmax分别为...     

黄曲霉寡聚-1,6-葡萄糖苷酶基因的克隆及其在工业酿酒酵母CICC1346中的表达

通过重叠延伸PCR(gene splicing by overlap extension,SOE-PCR)扩增黄曲霉寡聚-1,6-葡萄糖苷酶基因和酿酒酵母α-信号肽序列,定向重组到整合型表达载体pδRCMB中,并在CICC1346中实现分泌表达;然后通过同源建模、利用分子模拟软件Discovery Studio 4.1分析其蛋白结构,以对硝基苯-α-D-葡萄糖吡喃苷(pNPG)为底物,建立并确定酶活反应条件,并进行纯化、酶学性质分析;将密码子优化后序列在CICC1346中实现分泌表达,利用淀粉进行共发酵实验。结果显示:重组酶突变后相对野生型蛋白结构无影响。SDS-PAGE分析重组重组酶大小约为70 kDa;优化后最高酶活达到0.69 U/m L,重组酶最适pH为6.5,在pH4.5.0~7.0维持90%以上的酶活;最适温度为40℃,在30~40℃维持接近100%的酶活;受Cu~(2+)和Mn~(2+)严格抑制;寡聚-1,6-葡萄糖苷酶与α-淀粉酶及糖化酶协同利用淀粉产乙醇,提高淀粉水解效率。这是首次报道黄曲霉的寡聚-1,6-葡萄糖苷酶基因在酿酒酵母整合型分泌表达。     

嗜热酸性普鲁兰水解酶Ⅲ的高效分泌表达及其酶学性质

本文探索了嗜热酸性普鲁兰水解酶Ⅲ Tk-PUL在枯草芽孢杆菌表达系统中的高效分泌表达条件,并对重组Tk-PUL的酶学性质进行了初步研究。通过构建Tk-PUL分泌表达信号肽筛选库,并结合高通量筛选方法,确定引导Tk-PUL在枯草芽孢杆菌中高效分泌表达的信号肽。结果表明,在信号肽AmyE的引导下,重组Tk-PUL在枯草芽孢杆菌表达系统中高效分泌表达。Tk-PUL属于单结构域双功能酶,同时具有α-淀粉酶活性和普鲁兰酶活性。重组Tk-PUL的α-淀粉酶活性的最适反应pH为4.5,最适反应温度为100℃,对应的绝对酶活为54.08 U/mg,于100℃的半衰期约为2 h。重组Tk-PUL的普鲁兰酶活性的最适反应pH为4.5,最适反应温度为100℃,对应的绝对酶活为110.39 U/mg,于100℃的半衰期约为2 h。本研究为Tk-PUL在淀粉酶法制糖工业中的应用奠定了基础。     

双酶协同酶解木薯淀粉的研究

本文研究了α-淀粉酶(酶活:4,000 U/g,最适pH 5.5～6.5,最适温度50～55℃)和糖化酶(酶活:100,000 U/g,最适pH 4.0～4.5,最适温度58～62℃)协同水解制备木薯微孔淀粉的工艺条件.结果表明木薯淀粉的水解率为50%时质量最好,此时的工艺条件为:加酶量(α-淀粉酶与糖化酶的质量比为3:1)为干基淀粉质量的0.50%,反应时间12 h,反应温度55℃,反应pH 5.0.     

海栖热袍菌α-葡萄糖苷酶基因aglA的克隆、表达及酶学性质

主要研究了在大肠杆菌中克隆和表达海栖热袍菌(Thermotoga maritima)的一个α-葡萄糖苷酶(TM1834).通过PCR方法克隆编码T.maritima的一个α-葡萄糖苷酶基因aglA,构建重组质粒pHsh-AglA,电击转化Escherichia coli JM109,通过热激诱导高效表达.SDS-PAGE检测出蛋白相对分子质量约55 000,经热处理,阴离子交换层析和疏水层析纯化后的α-葡萄糖苷酶最适反应温度为90℃,最适反应pH为7.5,在pH 6.5～8.5,温度65～100℃之间酶活仍达到50％以上.在辅助因子NAD+,Mn2+和还原剂DTT的存在条件下达到最高酶活.     

荞麦淀粉耐高温α-淀粉酶液化工艺条件研究

利用耐高温α-淀粉酶能将底物同步糊化和液化的特性,通过单因素和正交试验对耐高温α-淀粉酶水解荞麦淀粉的动力学参数和最适反应条件进行了测定.结果表明:耐高温α-淀粉酶的最适温度为80～85℃,最适pH为5.0～6.5;该酶水解荞麦淀粉的Km为4.9674mg/mL,Vm为0.3448mg/(mL·min);该酶水解荞麦淀粉的优化工艺条件为荞麦淀粉浆浓度25%,温度为83℃,pH6.5,酶用量40U/g,液化时间15min.荞麦淀粉液化液糖化后的DE值为89.87%.     

重组草酸脱羧酶的表达及酶学性质研究

研究了重组草酸脱羧酶的表达及其酶学性质。经IPTG诱导,每克湿重菌体收获草酸脱羧酶活力820U,经Ni-NTA亲和层析酶液纯化2.07倍,酶活力回收60.38%。酶促反应的最适温度为50~55℃,最适pH值为3.5,添加EDTA及Fe2+对酶活力有促进作用,Mn2+抑制酶活。在pH4.0,温度37℃下Km值为14.53 mmol/l,Vmax为133.33 U/mg。     

菌株F21来源α-淀粉酶的酶学性质研究

该研究对菌株F21所产的α-淀粉酶进行纯化和酶学性质研究。 通过硫酸铵盐析、疏水层析等方法纯化后,α-淀粉酶酶活达到 4 616.3 U/mL。 酶学性质研究表明,该酶最适pH值为4.8,最适温度为55 ℃,且酶在pH 4.0～9.0及低于45 ℃的条件下稳定性较高;Ca2+ 对酶活有较强激活作用,Fe2+及Fe3+对酶活有较强的抑制作用。     

樟绒枝霉α-淀粉酶在毕赤酵母中的高效表达及在麦芽糖浆制备中的作用

从嗜热真菌樟绒枝霉(Malbranchea cinnamomea)中克隆α-淀粉酶基因McAmyA,并在毕赤酵母GS115中高效表达,经高密度发酵至168 h时,胞外酶活力达到13 440. 6 U/mL。重组α-淀粉酶McAmyA粗酶液经QSFF强阴离子交换层析纯化得到电泳级纯酶,比酶活力为1 230. 2 U/mg。酶学性质研究表明,重组α-淀粉酶McAmyA的最适pH和最适温度分别是6. 5和65℃。以淀粉液化液为底物,在温度60℃,加酶量120 U/g,水解24 h的条件下,重组α-淀粉酶McAmyA水解液化液,制备得到麦芽糖含量为50. 0%(质量分数)的麦芽糖浆。该真菌α-淀粉酶在毕赤酵母中表达水平高,具有很大的应用潜力。     

Geobacillus sp.GXS1α-淀粉酶基因的克隆表达及酶学性质研究

以地芽孢杆菌Geobacillussp.GXS1基因组DNA为模板,PCR扩增获得α-淀粉酶基因,构建重组质粒pSE-amy,转化大肠杆菌诱导表达。SDS-PAGE电泳结果显示,有相对分子质量为58ku的特异性蛋白得到表达。用金属镍亲和层析将重组蛋白进行分离纯化,并进行酶学性质研究。结果表明:重组酶的最适温度为65℃,最适pH7.0,Km值为2.93mg/mL,比活力为353.95U/mg,Tm为75℃。金属离子Cu2+、Fe3+、Fe2+、Zn2+、Co2+、Hg2+、Ag+及金属鏊合剂EDTA对酶活有显著抑制作用,Mn2+、Ba2+对酶活有微弱的抑制作用,K+、Ca2+、Mg2+、巯基乙醇对酶有微弱的激活作用,而其它一些离子如Na+、Li+对酶活影响不大。经HPLC分析表明,重组α-淀粉酶催化淀粉的水解产物为葡萄糖、麦芽糖和麦芽三糖的混合物。     

菊粉外切酶的异源表达、纯化及酶学性质

将菊粉降解菌Paenibacillus sp. Lfos16的菊粉外切酶基因克隆至表达载体p ET-28a (+),转入Escherichia. coli BL21(DE3)中实现了异源表达。利用镍柱亲和层析纯化重组菊粉外切酶,并进行SDS-PAGE检测。重组菊粉外切酶的表观分子质量为87 k Da,经纯化后,重组菊粉外切酶的比酶活为348.30 U/mg。重组菊粉外切酶作用菊粉和蔗糖的酶活分别为259.37 U/m L和592.16 U/m L,I/S值为0.438,且重组酶水解菊粉的主要产物为果糖。重组菊粉外切酶最适作用温度为40℃,且当温度低于30℃时酶活较稳定;最适作用pH为6。Ag~+、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)、Hg~(2+)、Fe~(3+)具有显著抑制作用。重组菊粉外切酶对菊粉的K_m为19. 28 mg/m L,Vmax为0.18 mg/(min·m L)。     

重组梅花鹿来源Cu/Zn-SOD的分离纯化及酶学性质

超氧化物歧化酶(SOD)能特异性清除氧自由基,对保护细胞免受氧化损伤具有重要作用。本文构建了表达重组梅花鹿来源Cu/Zn-SOD的毕赤酵母工程菌GS115-p PIC9K-SOD,并对重组SOD进行分离纯化和酶学性质研究。通过10 ku中空纤维柱超滤、DEAE弱阴离子交换层析、高效凝胶色谱分离纯化,重组Cu/Zn-SOD的比活力为1 7647.1 U/mg,回收率为36.84%。对重组Cu/Zn-SOD的酶学性质研究表明,其最适反应pH 8.0,最适反应温度30℃;在pH 5~9之间较为稳定,保温1h后仍能保留80%以上的酶活力;60℃保温1 h酶活保持在90%以上,70℃保温20 min残余酶活力仍有70%以上。重组Cu/Zn-SOD在中性条件下对蛋白酶耐受性较好,然而易受胃酸的酸解导致酶活力丧失。     

合成嗜热酸性淀粉酶的毕赤酵母表达

把密码子优化后的超耐热酸性α-淀粉酶的基因BD5088,引入载体pPIC9K中,将正确构建的重组质粒pPIC9K-BD5088转化毕赤酵母GS115细胞,得到酵母工程菌株。在酵母α-Factor及AOX1基因启动子和终止信号的调控下,重组超耐热酸性α-淀粉酶PrBD5088在甲醇酵母中大量表达并分泌到胞外。该酶受甲醇的严格调控和诱导,在诱导培养5 d后酶活力达到最大值,表达量可达到约200 mg/L。与原核表达产物ErBD5088相比,PrBD5088的酶学性质发生了一定的改变。其最适反应温度由80℃增加到90℃。最适反应pH值仍为pH5.6,但范围更宽,在pH值5.0～6.5之间,其相对酶活在90%以上,在pH4.0～8.0范围内酶活性保留50%以上。而ErBD5088则只在pH5.0～7.0范围内能维持活性的50%以上。且PrBD5088的温度稳定性远高于ErBD5088。PrBD5088在100℃条件下热处理1 h仍具有80%以上的酶活力,而ErBD5088相同条件下的半衰期只有20 min。此外,Ca2+和Zn2+对维持rBD5088活性和稳定性会产生轻微促进作用,该酶的这些优点使其非常适于在工业生产上应用。SDS-PAGE测得该酶的分子量为56 ku,高于原核表达的酶蛋白。重组α-淀粉酶PrBD5088不存在N-连接的糖基化,但是存在O-连接的糖基化现象。本实验结果表明O-连接糖基化可适当提高PrBD5088的热稳定性、最适温度和酸性pH条件下酶活性。     

Bacillus pumilus CN8菌株降解猪血Hb酶的分离纯化及酶学性质研究

Bacillus pumilus CN8菌株的发酵液,经离心分离得到粗酶液,再经硫酸铵盐析、透析,DEAE-Cellulose-52离子交换层析等步骤获得电泳纯的中性蛋白酶。得到比活达686.66U/mg的酶蛋白,纯化倍数为13.2,回收率为35.0%。SDS-PAGE测得其分子量大约为97000Da。该酶的最适作用pH为7.4,最适反应温度为42℃,在pH7.0~8.5范围内较稳定,在30~45℃比较稳定。经酶学性质测定,K+、Mg2+对酶活力具有保护作用,甘油对酶活具有抑制作用。     

褐色喜热裂孢菌Thermobifida fusca产麦芽糖α-淀粉酶基因的克隆表达及酶学性质研究

以T.fusca基因组DNA为模板,PCR分别扩增不包括和包括其基因前段信号肽的产麦芽糖淀粉酶的基因片段tfa和sptfa,并克隆至表达载体pSE380上,获得重组质粒pSE380-tfa和pSE380-sptfa,以大肠杆菌JM109为宿主细胞大量表达融合蛋白,利用金属镍亲和层析对菌株JM109/pSE380-tfa表达的α-淀粉酶进行纯化,SDS-PAGE显示纯化蛋白的分子量约为64ku,K m值为1.305mg/mL,最适反应温度为60℃,最适pH为7.0;检测到菌株JM109/pSE380-sptfa的培养基上清有相当一部分酶活。本研究麦芽糖α-淀粉酶与可溶性淀粉反应,经HPLC检测产物均为麦芽三糖、麦芽糖和葡萄糖的混合物。因此麦芽糖α-淀粉酶在生产高麦芽糖浆上起到了一定的作用。      

串珠镰孢菌来源的角质酶基因的克隆表达及其酶学性质

克隆一个来源于串珠镰孢菌(Fusarium moniliforme Sheld)的角质酶基因,该基因全长693 bp,编码231个成熟的氨基酸。克隆的角质酶基因构建到pPIC9K质粒,获得重组表达载体,转入毕赤酵母(Pichia pastoris Gs115)中进行高效表达。经甲醇诱导96 h,测得重组酶酶活为71.68 U/mL,经纯化获得比活力为2490.1 U/mg。对纯化后的角质酶进行酶学性质分析结果表明,其最适反应pH为9.0,在pH5.0~9.0范围内之间重组角质酶的酶活相对稳定;最适反应温度为35 ℃,在40 ℃条件下保温1 h酶活力保持70%以上。KCl、Triton X-100、MnCl₂、SDS对该酶活有促进作用,NaCl、BaCl₂、CuSO₄、Tween-20、FeSO₄、ZnSO₄、NiCl₂、EDTA、Tween-80对该酶活有抑制作用。     

Bacillus stearothermophilus麦芽糖淀粉酶在Bacillus subtilis中的重组表达及发酵优化

为了实现Bacillus stearothermophilus嗜热脂肪芽孢杆菌来源的麦芽糖淀粉酶基因amyM(EC 3.2.1.133)在枯草芽孢杆菌中的重组表达,以opt-amyM/T质粒为模板进行PCR扩增得到目的基因,与表达载体pHY300PLK进行重组连接后转入宿主菌Bacillus subtilis CCTCC M 2016536中进行表达。在TB培养基中发酵培养48 h,麦芽糖淀粉酶酶活达到250.7 U/mL。继续对重组菌氮源种类及复配、氮源质量浓度、碳源质量浓度等摇瓶发酵条件进行优化,确定其最佳产酶条件为:复合氮源为酵母浸膏25 g/L和大豆蛋白胨5 g/L、葡萄糖5 g/L、培养基初始pH 6.5、最适培养温度41℃;在此条件下麦芽糖淀粉酶酶活可达396.7 U/mL,是优化前的1.6倍。在此基础上进一步对麦芽糖淀粉酶进行酶学性质进行测定:麦芽糖淀粉酶最适温度为60℃,最适pH为5.5,半衰期为325 h,Km为0.95 g/L,比活为2646 U/mg。     

高产高纯度果胶甲酯酶黑曲霉工程菌的构建

为获得一株高产高纯度的果胶甲酯酶的黑曲霉工程菌,提高果胶甲酯酶的产量,从果胶酶生产菌种中克隆了果胶甲酯酶基因pmeA,通过同源重组的原理,冻融法转化农杆菌、农杆菌介导法转化黑曲霉方法,成功构建了分泌表达果胶甲酯酶的纯合重组菌株TH-2（glaA::pmeA）。基本发酵培养基中发酵第9 d上清中最高酶活达到467.77 U/mL。进一步敲除重组菌株TH-2（glaA::pmeA）中背景蛋白酸稳定的α-淀粉酶的编码基因asaA,获得纯合重组菌株TH-2（glaA::pmeA?pyrG?asaA）。该菌株在添加1%的硫酸铵的发酵培养基中培养7 d后,发酵液上清中主要的背景蛋白均消失。但是与纯合重组菌株TH-2（glaA::pmeA）相比,果胶甲酯酶表达量有所下降,最高酶活为255.40 U/mL。重组果胶甲酯酶的最适作用温度为50 ℃,适合的温度范围是40~80 ℃,在80 ℃下仍能维持其酶活性的70%以上,适合的pH范围是3.0~5.0,最适pH为4.0。最终获得了一株温度和pH作用范围较宽的高产高纯度果胶甲酯酶的黑曲霉工程菌。     

耐热木聚糖酶基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质

将一种11家族极端耐热木聚糖酶的密码子优化基因Syxyn11克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K中,得到重组质粒pPIC9K-Syxyn11,将其经SalⅠ线性化后转化毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115。经G418筛选得到重组工程菌GS115/Syxyn11,用甲醇诱导表达重组木聚糖酶SyXyn11,酶活可达到17.74 U/mL。SDS-PAGE显示,SyXyn11的相对分子质量为31 000。SyXyn11的最适反应温度为85℃,在80℃以下稳定。最适反应pH为6.5,在pH 5.0~7.5范围内稳定。EDTA和大多数金属离子对重组酶的活性影响不大。结果表明Syxyn11成功在P.pastoris GS115中实现表达,而且重组木聚糖酶的耐热性并未改变。