烟酰胺磷酸核糖转移酶在大肠杆菌中的表达及催化合成烟酰胺单核苷酸

烟酰胺磷酸核糖转移酶(Nicotinamide phosphate ribose transferase,Nampt)是生物酶法合成烟酰胺单核苷酸(Nicotinamide ribotide,NMN)中重要的酶,催化烟酰胺(Nicotinamide,NAM)和磷酸核糖焦磷酸(Phosphoribosyl pyrophosphate,PRPP)合成NMN。本研究将来源Meiothermus ruber的Nampt在大肠杆菌系统进行胞内表达,表达产物经纯化后进行酶学性质分析,并进一步将其用于催化合成NMN。将重组菌株在16℃低温下进行摇瓶水平诱导21 h,收集发酵菌体并进行超声破碎,破碎后上清利用Ni-NTA螯合亲和层析的方法进行纯化,SDS-PAGE结果显示表达与纯化后的产物大小约55 ku,与预期的蛋白分子量相符。重组Nampt的最适反应温度为45℃,最适p H为6。酶动力学分析显示,该酶对底物NAM催化的Km、Vmax、kcat分别是0.39μmol/L、3.20μmol/(mg·min)、1.391/s。使用该酶催化生产NMN,通过反应中补加一次底物PRPP,反应10min产物NMN产量可达30 mg/L。本研究成功表达一个酶学性质和热稳定性优良的Nampt,并将其应用在单酶催化生产NMN时有较高的产量和生产效率,为生物酶法合成NMN的应用研究奠定了基础。     

代谢工程改造大肠杆菌发酵生产β-烟酰胺单核苷酸

为实现大肠杆菌高效生产β-烟酰胺单核苷酸（β-nicotinamide mononucleotide,β-NMN）,设计模块化代谢改造策略。首先,对烟酰胺（nicotinamide,NAM）和β-NMN支路代谢涉及的8个酶进行失活,减少底盘细胞对前体和产物的额外消耗。其次,通过引入NAM输入蛋白（Bc NiaP）、β-NMN输出蛋白（Bm PnuC）、5-磷酸核糖-1-焦磷酸合成酶（5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate?synthetase,Prs）和烟酰胺磷酸核糖转移酶（nicotinamide?phosphoribosyl?transferase,Nampt）,敲除调节蛋白PurR,工程菌N12’摇瓶发酵可积累0.34 g/L的β-NMN;此后,比对筛选发现Comamonadaceae?bacterium来源的Nampt活性较高且对底盘细胞负担较小;通过进一步强化Bm PnuC和Prs的表达水平,工程菌N18摇瓶发酵β-NMN产量提高至1.36 g/L。最后,利用发酵罐分批补料发酵38 h,β-NMN产量达到10.2 g/L,NAM到β-NMN的摩尔转化...     

大肠杆菌分泌表达裂解性多糖单加氧酶发酵条件的优化

裂解性多糖单加氧酶(Lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一种铜离子依赖型的氧化酶,可以降解生物质中的顽固多糖。因此,LPMOs在木质纤维素转化为生物燃料或其他有价值的寡糖方面得到了广泛的研究。该研究对来源嗜热毁丝霉的MtC1 LPMO在大肠杆菌中进行了异源表达,首先研究了不同信号肽对重组蛋白表达的影响,结果表明PelB信号肽可以成功将MtC1 LPMO分泌至细胞外,提高了MtC1 LPMO的总可溶性蛋白含量。为进一步提高MtC1 LPMO胞外表达量,对诱导时期、诱导剂浓度、诱导温度、发酵时间和乙醇浓度进行了优化。实验结果表明,在培养基OD 600值达到0.9时,添加终浓度为0.5 mmol/L的IPTG和终体积分数为2%的乙醇,然后于30℃发酵16 h后重组MtC1 LPMO的表达量最高,可溶性蛋白总含量为12.65 mg/L,为优化前的2.05倍。其中细胞外蛋白含量也达到了最高,为8.51 mg/L,细胞外比率为67.30%,以2,6-二甲氧基苯酚为底物在标准条件下测定的比活力为10.3 U/g。     

重组大肠杆菌全细胞催化合成NMN

基于前期研究构建的一株能以烟酰胺(nicotinamide,NAM)和葡萄糖为底物高产β-烟酰胺单核苷酸(β-nicotinamide mononucleotide,NMN)的大肠杆菌工程菌株Escherichia coli BL21(DE3)-NF017,采用全细胞催化方式进行NMN合成。首先,在摇瓶水平上对菌株培养过程的发酵培养基类型、诱导温度和诱导剂异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)浓度,以及全细胞催化过程的反应体系初始pH、反应温度和底物NAM与葡萄糖的添加比例（质量浓度比）进行了优化,在最优条件下,NMN的生成量（质量浓度）达1.84 g/L。为了进一步提高NMN的生成量,在5 L发酵罐上对全细胞催化过程中溶氧水平和底物NAM的流加方式进行控制和优化。最终,应用恒定速度流加NAM的补料模式,NMN的生成量提高至12.24 g/L,底物NAM的摩尔转化率达85.65%。该研究结果为应用全细胞催化法生产NMN提供了一定参考。     

大肠杆菌蛋白质分泌机理及其重组蛋白分泌表达新进展

大肠杆菌是表达重组蛋白运用最广泛的宿主之一。异源蛋白在大肠杆菌中的表达往往会形成不溶性的包涵体;表达蛋白如果分泌至周质甚至胞外,不仅能够正确折叠,而且能简化后续的纯化;信号肽在蛋白分泌的过程中起关键作用,本文综述了大肠杆菌的跨膜转运途径与基本分泌系统,阐述了信号肽的结构与序列对重组蛋白分泌能力的影响,以及提高重组蛋白分泌能力的有效策略,总结了大肠杆菌系统成功实现重组蛋白分泌表达的新进展,为工业酶制剂及蛋白质药物相关技术的发展提供指导。     

烟酰胺单核苷酸功能研究进展

近年来,烟酰胺单核苷酸(Nicotinamide mononucleotide,NMN)已经成为热门的保健品原材料,其延缓衰老、治疗糖尿病、治疗神经性疾病等有益生理功能引起了人们的广泛关注。NMN在人体内通过合成辅酶I(Nicotinamide adenine dinucleotide,NAD⁺)来发挥相应的生理功能。NMN可以有效提高人体内NAD+的含量,目前的研究尚未发现NMN有较强的毒理性质。文章较为系统地总结了NMN的作用机制、功能研究进展、食用安全性和生物利用度,旨在为进一步研究NMN的生理功能提供参考。     

β-1,3-1,4葡聚糖酶在大肠杆菌中的高效分泌表达

在大肠杆菌中实现β-1,3-1,4-葡聚糖酶的高效分泌表达。将实验室自主开发的信号肽ff53与β-1,3-1,4-葡聚糖酶成熟肽基因（bgl）进行融合连接到p ET-28a（+）上;通过优化诱导表达条件,28℃、8 g/L乳糖诱导10 h,重组菌E.coli BL21/p ET-ff53-bgl发酵液上清中β-1,3-1,4-葡聚糖酶活力达到1093 U/m L,与IPTG诱导的重组菌E.coli BL21/p ET-bgl（583 U/m L）相比,提高了0.87倍。本研究为高密度发酵制备该酶奠定了基础。      

基于双菌耦合发酵策略的烟酰胺单核苷酸合成

本研究构建了分别含有烟酰胺核苷激酶（nicotinamideribosidekinase,NRK）和多聚磷酸酶（polyphosphatekinase,PPK）的双菌耦合发酵体系,实现了基于PPK的ATP再生系统在烟酰胺单核苷酸（nicotinamide mononucleotide,NMN）生产中的应用。首先分别构建表达NRK1和NRK2的工程菌株,筛选得到高活性的大肠杆菌（Escherichia coli）BL21(DE3)-pET28a-NRK1,NMN产量5.17 g/L,产率77.4%;然后对NRK1的诱导表达条件进行优化,发现低温16℃、异丙基-β-D-硫代半乳糖吡喃糖苷0.7 mmol/L、接种量3%、诱导时长22 h更利于蛋白的可溶性表达;进一步对E. coli BL21(DE3)-pET28a-NRK1合成NMN的最优体系进行探索,发现在菌体质量浓度100 g/L、温度18℃、时间12 h、ATP与烟酰胺核糖（nicotinamide riboside,NR）浓度比1∶1.5时,NMN产量最高为5.73 g/L,产率85.78%;最后,通过对E. coli BL21(...     

蔗糖磷酸化酶在大肠杆菌中的表达及优化

从实验室分离得到的一株长双歧杆菌Bifidobacterium longum基因组中克隆得到蔗糖磷酸化酶基因,并对其进行了生物信息学分析。以p ET-22b(+)为载体构建蔗糖磷酸化酶基因的表达载体p ET-22b(+)/spase,在E.coli Rosetta(DE3)系统中实现了蔗糖磷酸化酶的异源重组表达,其胞内酶活达到2.0 U/mg。在此基础上分别更换p ET-22b(+)中pel B信号肽为Omp A、Mal E、Tor A和Suf I这4条信号肽,用于分泌表达蔗糖磷酸化酶,但结果显示这4条信号肽均未能实现蔗糖磷酸化酶的分泌,且对胞内酶活影响不大。随后考察诱导温度对蔗糖磷酸化酶产量的影响,结果发现诱导温度为25℃时酶活较为理想。这一结果为利用基因工程技术实现蔗糖磷酸化酶的异源表达打下了基础,为生产实践提供了一定的指导意义。     

分泌表达苹果酸乳酸酶的大肠杆菌系统的构建

苹果酸乳酸酶(简称苹乳酶)是果酒生产过程中苹果酸乳酸发酵(简称苹乳发酵)的关键酶。为了构建分泌表达苹乳酶的大肠杆菌表达系统,作者通过融合PCR将信号肽基因(487bp)和苹乳酶基因(1 623bp)的编码序列连接在一起,将融合片段(2110 bp)克隆到表达质粒pET28a(+)上并转化大肠杆菌,得到阳性克隆子。IPTG诱导阳性克隆子后可得到相对分子质量约为60 000左右的蛋白质,利用HPLC可在其发酵上清液中检测到240.7 mg/L的L-乳酸。这说明成功构建了分泌表达苹乳酶的大肠杆菌系统,该菌株的获得将为苹乳酶的研究和应用提供了技术平台。     

降糖肽Aglycin的高效表达及活性鉴定

基于自组装肽ELK16能在大肠杆菌细胞内自聚集的特性,本研究将Aglycin通过一个内含肽Mxe GyrA与自组装肽连接,构建能在体外自剪切的重组表达载体pET30a-Aglycin-Mxe-PT-ELK16。将重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)并进行蛋白表达条件的优化,得到目的蛋白聚集体,随后对聚集体进行DTT切割条件的优化,经过进一步纯化最终可得到纯度为98.15%、产量为5.53mg/g菌体湿重的Aglycin肽。采用基因工程手段重组表达Aglycin的产量比目前化学提取方法提高了近100倍。此外,经体外实验证明,Aglycin对α-葡萄糖苷酶抑制的IC50(36.48μmol/L)比阿卡波糖(991.33μmol/L)低,说明Aglycin比阿卡波糖有更强的α-葡萄糖苷酶抑制活性,这进一步证明Aglycin有开发为α-葡萄糖苷酶抑制剂的潜力。     

棘孢曲霉β-葡萄糖苷酶的乳酸乳球菌表达

构建棘孢曲霉β-葡萄糖苷酶食品级分泌表达载体并在乳酸乳球菌MG1363(L.lactis MG1363)中实现表达。通过PCR扩增L.lactis MG1363基因组中分泌信号肽Usp45、质粒pLEB590的乳链菌肽(Nisin)抗性基因NisI和质粒pPIC9k-Abgl的棘孢曲霉β-葡萄糖苷酶基因Abgl,PCR方法连接后获得片段Usp45-Abgl-NisI,将其克隆到质粒pMD19中,CaCl2法转化到E.coli DH5α,测序鉴定后将该片段连接到大肠杆菌-乳酸菌穿梭质粒pMG36e中并转化到E.coli XL1-Blue,得重组子E.coli XL1-Blue/pMG36e-Usp45-Abgl-NisI。通过PCR方法敲除质粒pMG36e-Usp45-Abgl-NisI中红霉素抗性基因以构建食品级分泌载体pMG36N-Usp45-Abgl-NisI,将其电转到L.lactis MG1363中。转化子E.coli XL1-Blue/pMG36e-Usp45-Abgl-NisI能将β-葡萄糖苷酶分泌到胞外使七叶苷平板显色,L.lactis MG1363/pMG36N-Usp45-Abgl-NisI能在20 IU/mL Nisin上生长,经RT-PCR验证β-葡萄糖苷酶在乳酸乳球菌中实现表达。表明分泌型表达载体构建成功,为其在乳酸乳球菌中实现食品级活性表达奠定基础。     

大肠杆菌多酚氧化酶结构域及连接区域对其功能的影响

以毕赤酵母X-33作为宿主,在摇瓶水平上测定了大肠杆菌多酚氧化酶(CueO)的表达量、最适pH和最适温度,并研究了信号肽、前导肽、第三结构域以及结构域连接区域的     

18型人乳头瘤病毒E6蛋白截短体(HPV18 E6*)的基因克隆与表达

目的 构建HPV18 E6*原核重组表达质粒,并优化其蛋白表达条件.方法 以人宫颈癌HeLa细胞cDNA为模版,PCR扩增HPV18 E6*基因,构建重组表达载体HPV18 E6*-pET28a,在大肠杆菌BL21 (DE3)中诱导表达重组蛋白,并优化其表达条件,SDS-PAGE检测重组蛋白表达状况.结果 成功构建了重组表达载体;37℃表达,HPV18 E6*以不溶包涵体为主,表达量占菌体总蛋白的20％左右;15℃主要为可溶形式;包涵体变复性获得纯蛋白.结论 HPV18 E6*蛋白的高效表达为研究其蛋白作用机制及为研究预防和治疗子宫癌奠定基础.     

高效液相色谱法同时测定烟酰胺单核苷酸中5种有关物质

目的 构建同时检测烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide,NMN)中5种有关物质[烟酰胺氧化物、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)、二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)、一磷酸腺苷(adenosine monophosphate, AMP)及烟酰胺]含量的高效液相色谱法。方法 采用C₁₈色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以50 mmol/L磷酸二氢钾缓冲盐溶液(用磷酸调节pH为4.5)-甲醇为流动相进行梯度洗脱,流速为1 mL/min,进样量为20μL,检测波长210 nm,柱温20℃,试样盘控温:5℃,并对方法的专属性、灵敏性、准确性、重复性、耐用性及适用性进行验证。结果 烟酰胺氧化物、ATP、ADP、AMP及烟酰胺分别在质量浓度0.4060～16.2402、0.4110～16.4403、0.4150～16.6010、0.4163～16.6507、0.4028～16.1206μg/mL范围内,质量浓度与峰面积呈现良好的线性关系,线性系数r²     

鲜味八肽的表达载体构建及表达效果验证

鲜味肽是近年来新发现的呈味物质,但国内外对其呈味效果存在争议。导致这一争议的可能原因是验证鲜味肽呈味效果的方法主要是采用化学合成法。为了制备生物源鲜味肽,以便对鲜味肽呈味效果进行再评价,本文以争议性鲜味八肽为目标肽,采用基因工程法,构建了制备生物源鲜味肽的表达载体,并对其表达效果进行了验证。根据争议性鲜味八肽的一级结构Lys-Gly-Asp-Glu-Glu-Ser-Leu-Ala和大肠杆菌E.coli BL21(DE3)的密码子偏爱性,设计了该鲜味八肽的DNA序列,并将其克隆在pET-32a(+)上形成表达载体。通过菌落PCR检测阳性克隆、重组质粒鉴定及工程菌的诱导表达,结果发现,鲜味八肽的目的基因成功重组在pET-32a载体上,所得pET-32a鲜味肽重组载体转化大肠杆菌后能够正常表达融合蛋白。这为后续获得生物源鲜味八肽奠定了基础。     

大肠杆菌谷氨酸脱羧酶的结构、功能及其基因表达调控

谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)广泛存在于原核和真核细胞,催化L-谷氨酸脱羧生成γ-氨基丁酸和CO2。GAD的生物学功能和基因表达调控机制是当前研究的热点。对模式生物大肠杆菌(Es-cherichia coli)GAD的研究已取得了很大进展。文中综述了E·coliGAD的结构、功能及其基因表达调控机制的研究进展,为GAD的应用和基因操作提供理论依据,也为阐明GAD在真核生物中的生物学功能和基因表达调控机制提供了重要线索。