6-氰基-(3R,5R)二羟基己酸叔丁酯合成的补料生物转化工艺

通过对羰基还原酶工程菌E.coli BL21/p ET28a(+)-cr与葡萄糖脱氢酶工程菌E.coli BL21/p ET28a(+)-gdh的全细胞协同生物转化工艺进行优化,实现高浓度投料的6-氰基-(5R)-羟基-3-羰基己酸叔丁酯[(5R)-CHOHB]不对称还原合成6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯[(3R,5R)-CDHHB]。采用全细胞分批转化方式,确定底物(5R)-CHOHB和葡萄糖的一次性投料浓度为300 g/L。进一步考察了补料转化方式对提高转化效率的影响。结果表明,相对于一次性投料的全细胞分批转化工艺,采用连续补料方式和分批补料方式均能使底物投料量达到400 g/L。相对于以往报道,底物投料量提高了33.3%,产物(3R,5R)-CDHHB非对映体过量值(d.e.值)为99.5%,具有良好的工业应用前景。     

具有非对映选择性还原6-氰基-（5R）-羟基-3-羰基己酸叔丁酯活性的微生物菌株筛选与鉴定

6-氰基-（3R,5R）-二羟基已酸叔丁酯是合成阿托伐他汀钙的关键手性前体。从自然环境中筛选得到-株具有非对映选择性还原6·氰基-（5R）-羟基-3-羰基已酸叔丁酯活性的茵株X25,结合表型特征、生理生化特征和分子遗传学鉴定,确定茵株X25属于季也蒙毕赤酵母（Pichiaguilliermondii）。研究了P．guilliermondliX25静息细胞非对映选择性还原6-氰基-（5R）-羟基-3-羰基己酸叔丁酯制备6-氰基-（3R,5R）-二羟基己酸叔丁酯过程。结果表明,最佳催化条件为35℃、pH值7．0;在低底物转化率时,能够制备光学纯6-氰基-（3R,5R）-二羟基己酸叔丁酯。     

E.coli BL21(DE3)/pET28a(+)-cr羰基还原酶分离纯化及酶学性质研究

利用强酸型阳离子交换层析和疏水作用层析技术,从实验室构建的羰基还原酶工程菌E.coli BL21(DE3)/p ET28a(+)-cr细胞中分离得到电泳纯NADP(H)依赖型的羰基还原酶,LC-MS-QTOF分析揭示其相对分子质量为35.4 k Da。该酶能不对称还原6-氰基-(5R)-羟基-3-羰基己酸叔丁酯(CHOHB)、4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)合成阿托伐他汀关键手性合成子6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯、(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯,对丙酮酸乙酯、丁二酮也表现出较高的还原能力。该羰基还原酶的最适作用条件为:30℃,p H7.5;且活性不依赖于金属离子。它催化CHOHB还原反应的最大反应速度vmax 54.3μmol·mg-1·min-1,KmCHOHB值4.4 mmol·L-1;作用于COBE时,最大反应速度vmax 36.5μmol·mg-1·min-1,KmCOBE值1.2×10-1 mmol·L-1。E.coli BL21(DE3)/p ET28a(+)-cr羰基还原酶在他汀手性侧链制造上具有广阔的应用前景。     

(4R,6S)-6-乙酰氧甲基-2,2-二甲基-1, 3-二氧六环-4-乙酸叔丁酯合成研究

以(S)-4-氯-3-羟基丁腈为起始物料,与六甲基二硅胺烷进行羟基保护反应合成(3 S)-4-氯-3-[(三甲基硅烷基)氧基]丁腈.(3 S)-4-氯-3-[(三甲基硅烷基)氧基]丁腈在四氢呋喃中与溴乙酸叔丁酯进行加成反应合成(5S)-6-氯-3,5-二羟基乙酸叔丁酯.(5S)-6-氯-3,5-二羟基乙酸叔丁酯在水中,...     

酵母细胞催化(S)-6-氯-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酯的不对称还原

通过实验筛选出了对(S)-6-氯-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酯具有较强还原能力的菌株。利用热预处理的方法提高了反应的立体选择性,并以稳定期的菌株为催化剂,考察菌龄、底物的加入量、菌体浓度、转化时间、转化温度和pH值对该反应的影响,得到较佳的反应条件是30℃,pH值6.0,底物浓度1 g/L,湿菌体浓度100 g/L,转化48 h。在此条件下进行反应,产物的收率和d.e.值可分别达到68.3%和95.1%。     

固定化沙雷氏菌脂肪酶拆分(R,S)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯

利用海藻酸钙-戊二醛交联法对本实验室筛选到的一株能选择性拆分(R,S)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯〔(R,S)-HPBE〕的沙雷氏菌脂肪酶进行固定化,并对固定化脂肪酶的酶活和拆分条件进行了研究。结果表明,最适反应温度为50℃,pH=7.0,底物浓度40 mmol/L,ρ(酶液)=200 g/L,在该条件下,反应10 h后,(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯〔(R)-HPBE〕产率达93.4%,光学纯度(e.e.)为96.2%。连续反应12批次,固定化脂肪酶仍可使(R)-HPBE产率维持在80%以上。     

全细胞生物催化合成(R)-2-羟基-4-苯基 丁酸乙酯

以2-羰基-4-苯基丁酸乙酯(OPBE)为碳源,从葡萄园土壤中筛选分离得到一株高选择性不对称还原OPBE为(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯[(R)-HPBE]的粘质红酵母(Rhodotorula mucilaginosa CCZU-G5),利用1HNMR、GC-MS、液相色谱(LC)对产物结构进行了表征。构建了Rhodotorula mucilaginosa CCZU-G5全细胞催化还原OPBE合成(R)-HPBE的反应体系并对反应条件进行了优化。结果表明,最适催化反应条件为:在20 mL磷酸盐缓冲液(PBS)反应体系中,反应温度为35℃,pH=7.5,菌体质量浓度200 g/L,葡萄糖质量浓度30.0 g/L,金属离子Ca~(2+)浓度3 mmol/L,底物OPBE浓度为20 mmol/L,反应时间12h,在此条件下,(R)-HPBE产率达82%,对映体过量值(e.e.)为99.9%。     

全细胞生物催化合成(R)-2-羟基-4-苯基 丁酸乙酯

利用全细胞生物催化合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯[(R)-HPBE],并利用氢核磁共振（1HNMR）、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、液相色谱(LC)对产物结构进行表征。以2-羰基-4-苯基丁酸乙酯（OPBE）为唯一碳源,从葡萄园土壤中筛选分离得到一株高选择性不对称还原OPBE为(R)-HPBE的菌株酵母G5,通过形态和18S rDNA分析鉴定为粘质红酵母(Rhodotorula mucilaginosa CCZU- G5)。构建Rhodotorula mucilaginosa CCZU- G5全细胞催化还原OPBE合成(R)-HPBE的反应体系并进行了优化。结果表明最适催化反应条件为：在20 mL PBS反应体系中,反应温度为35 ℃,pH 7.5,菌体质量浓度0.2 g/mL,葡萄糖质量浓度3.0%,金属离子Ca2+ 浓度3 mmol/L,底物OPBE浓度为20 mmol/L,反应时间12 h,(R)-HPBE产率达82%,对映体过量值(e.e.)值为99.9%。     

重组短链脱氢酶LcSDR催化(R)-1-苯基乙醇不对称合成的工艺开发

采用基因挖掘技术从Lactobacillus composti基因组中筛选到一条编码短链脱氢酶(LcSDR)的序列,该LcSDR能不对称还原苯乙酮(1a)合成(R)-1-苯基乙醇[(R)-1b]。构建了Lc SDR和葡萄糖脱氢酶(EsGDH)双酶偶联催化合成体系,优化了Lc SDR不对称还原1a合成(R)-1b的催化工艺参数。在较佳催化条件下,50 g/L1a转化反应2 h,产物(R)-1b得率93.8%,产物对映体过量值(eep)高于99%,该手性生物合成催化过程的时空产率达到562.8 g/(L·d)。     

纳米粒子固定化双酶耦合体系连续催化制备(R)-苯基乙二醇

将活化醇盐水解法制备的SiO2纳米粒子分别与羰基还原酶(CR)和甲酸脱氢酶(FDH)进行共价固定化,固定化CR与FDH耦合,连续催化转化b-羟基苯乙酮制备(R)-苯基乙二醇,考察了NADH的再生与循环利用性. 结果表明,纳米粒子固定化CR和FDH酶载量分别为3.32和5.55 mg/g,催化活性为游离酶的50%~60%,最适反应pH值分别为6.5和8.5,最适反应温度分别为40和45℃. 耦合体系进行12批次反应,产物(R)-苯基乙二醇累积量达35.6 g/L,纳米粒子生产能力达178 g/g. 纳米粒子固定化酶经简单离心收集后可重复利用.     

天蚕素B和表皮生长因子融合蛋白的原核表达、纯化与发酵

目的原核表达天蚕素B和表皮生长因子融合蛋白,并进行纯化和发酵。方法全基因合成带有凝血酶切割位点的天蚕素B和表皮生长因子融合基因,克隆入pET22b(+)-X表达载体中,构建重组质粒pET22b-CecropinB-EGF,分别转化大肠杆菌BL21(DE3)和Rosetta-gami2(DE3),经IPTG诱导后,进行SDS-PAGE及Westernblot分析。镍离子亲和层析纯化融合蛋白并复性后,对其促表皮生长活性进行测定,最后在5L发酵罐中进行发酵。结果酶切及测序结果显示,融合蛋白基因已克隆入pET22b(+)-X表达载体中;SDS-PAGE分析显示,天蚕素B和表皮生长因子融合蛋白在Rosetta-gami2(DE3)宿主菌中得到了有效表达,表达量约占全菌总蛋白的30%;Westernblot分析显示,表达产物可与表皮生长因子单克隆抗体特异结合;融合蛋白的表达形式为包涵体;纯化、复性后的融合蛋白具有促BALB/c3T3细胞生长的活性,在5L发酵罐中进行发酵,1次可收获菌体约60g。结论已成功地在大肠杆菌Rosetta-gami2(DE3)中表达了天蚕素B和表皮生长因子融合蛋白,为研究具有抗菌和促伤口愈合的双功能药物奠定了基础。     

大肠杆菌GBP的定点突变与制备方法研究

在mglB基因上进行了E149C、 A213S、 L238S三个定点突变,并利用大肠杆菌BL21(DE3)/pET28c系统,构建了表达突变型GBP的基因工程菌BL21(DE3)/pLE3.工程菌经诱导培养后收获细胞,利用渗透休克法提取周质空间蛋白,经Ni-NTA柱纯化,从1 L培养液中可得到约3.5 mg SDS-PAGE纯度的GBP.     

低高径比外循环气升式生物反应器带渣发酵生产有效霉素

Fermentation experiments to produce validamycins from crude substrates by Streptoniyces hygroscopi-cus were carried out in an external-loop airlift bioreactor (0.0115 m3 ) with a low ratio of height to diameter of the riser of 2.9 and a ratio of riser to downcomer diameter of 6.6. The influences of gas flow rate and liquid volume on fermentation of validamycins were investigated. Comparisons of validamycin fermentation were made among the external-loop airlift bioreactor, a mechanically stirred tank bioreactor (0.010m3 ) and shaking flasks. Under the same operation conditions including fermentation medium composition, inoculum ratio and culture temperature, the fermentation time in the external-loop airlift bioreactor (45 h) was shorter than that in the shaking flasks (100 h) and the same as that in the mechanically stirred tank bioreactor. After a total fermentation time of 45 h under optimized operation conditions, average validamycin concentration obtained in the external-loop airlift bioreactor was     

Repeated-Batch and Continuous Production of L-Lactic Acid by Rhizopus oryzae Immobilized in Calcium Alginat Beads: Reactor Performance and Kinetic Model

Repeated-batch and continuous production of L-lactic acid by immobilized Rhizopusoryzae with calcium alginate entrapment method in a three-phase fluidized-bed bioreactor was stud-ied.The operation conditions were optimized.The productivity based on total reactor volume wasabout 3 times higher than that with free cells in a traditional stirred tank bioreactor.A mathemat-ical model was proposed and the model predictions were in good agreement with the experimentaldat.     

脱硫菌Rhodococcus sp.LY822专一性脱硫活性及相关基因的研究

以专一性脱硫菌Rhodococcus sp. LY822质粒DNA为模板,利用已知的脱硫基因序列设计引物,PCR扩增得到了3个脱硫基因片段dszA, dszB和dszC. 构建了相应的表达质粒pETA, pETB和pETC,在转化大肠杆菌BL21(DE3)中表达,得到了dszA, dszB和dszC基因的融合表达产物. SDS-PAGE分析结果显示,蛋白带分子量分别为50, 40和45 kDa. 3种重组菌BL21(DE3)(pETA), BL21(DE3)(pETB)和BL21(DE3)(pETC)的无细胞粗提液(2 mL)的活性检测结果表明,DszC酶的粗提液反应30 min能够将0.02 mmol/L二苯并噻吩完全转化为二苯并噻吩砜,DszA酶的粗提液能够将0.01 mmol/L二苯并噻吩砜完全转化为羟基联苯亚磺酸盐,DszA和DszB酶的粗提液联合作用能够将0.01 mmol/L二苯并噻吩砜完全转化为2-羟基联苯,证明LY822对二苯并噻吩的降解符合专一性脱硫的"4S途径".     

Cloning, Soluble Expression and Purification of High Yield Recombinant hGMCSF in Escherichia coli

Expression of human granulocyte macrophage colony stimulating factor (hGMCSF), a cytokine of therapeutic importance, as a thioredoxin (TRX) fusion has been investigated in Escherichia coli BL21 (DE3) codon plus cells. The expression of this protein was low when cloned under the T7 promoter without any fusion tags. High yield of GMCSF was achieved (～88 mg/L of fermentation broth) in the shake flask when the gene was fused to the E. coli TRX gene. The protein was purified using a single step Ni(2+)-NTA affinity chromatography and the column bound fusion tag was removed by on-column cleavage with enterokinase. The recombinant hGMCSF was expressed as a soluble and biologically active protein in E. coli, and upon purification, the final yield was ～44 mg/L in shake flask with a specific activity of 2.3 × 10(8) U/mg. The results of Western blot and RP-HPLC analyses, along with biological activity using the TF-1 cell line, established the identity of the purified hGMCSF. In this paper, we report the highest yield of hGMCSF expressed in E. coli. The bioreactor study shows that the yield of hGMCSF could be easily scalable with a yield of ～400 mg/L, opening up new opportunities for large scale production hGMCSF in E. coli.     

代谢工程改造蛋氨酸代谢途径构建高产L-蛋氨酸大肠杆菌

以Escherichia coli BL21(DE3)为出发菌株,敲除其蛋氨酸合成途径中关键酶的阻遏基因metJ,使菌株积累蛋氨酸达22 mg/L. 在此基础上,利用紫外诱变筛选育出一株抗蛋氨酸结构类似物的蛋氨酸高产菌株YB12,使蛋氨酸产量提高到60 mg/L. 通过过量表达蛋氨酸合成途径中的metA和cysE基因及编码蛋氨酸转运蛋白的yeaS基因,YB12菌株积累蛋氨酸量提高到251 mg/L. 结果表明,蛋氨酸在胞外的积累受多个基因、多种代谢途径调控,单独敲除某个基因或改造某个途径不能使蛋氨酸大量合成和积累,对多个代谢途径共同改造是构建蛋氨酸工程菌的最有效方法.     

产气荚膜梭菌β_2-β_1融合基因的构建及初步表达

目的构建产气荚膜梭菌β2-β1毒素融合基因并在重组大肠杆菌中表达。方法采用PCR方法,从含β2毒素基因质粒CPB2-9中扩增出β2毒素基因,经NcoⅠ和BamHⅠ双酶切后,回收0.73kb片段,再将含β1毒素基因质粒pXETB1经同样双酶切回收,与β2片段连接,转化BL21(DE3)中,进行诱导表达。结果经SDS-PAGE和Westernblot分析表明,重组菌株BL21(DE3)可表达β2-β1融合蛋白,且该蛋白可以被相应的抗体所识别。结论已成功构建了β2-β1融合基因,并在重组大肠杆菌中表达。     

组成型天冬氨酸转氨酶基因工程菌的构建与高效表达

天冬氨酸转氨酶AspAT是苯丙酮酸转氨制备L-苯丙氨酸的关键酶. 本研究将大肠杆菌中天冬氨酸转氨酶基因aspC克隆到3种不同质粒中,构建组成型表达质粒pUC/P-aspC, pSE/P-aspC, pET/P-aspC,并分别转化至6种常用的大肠杆菌宿主中. 通过对18种重组子的生长及产酶情况的分析,比较了各种重组子生长压力、质粒稳定性与表达酶活的关系,并经SDS-PAGE电泳分析AspAT的表达量,筛选出高产AspAT的重组子BL21(pET/P-aspC),以该工程菌发酵液直接作为酶液,以天冬氨酸和苯丙酮酸(20 g/L)为底物,发酵液与底物以1:3的体积比转化生成L-苯丙氨酸16.2 g/L,转化率高达80.1%. 该体系表达无需诱导,转化无需添加辅酶PLP,展现了良好的产业化前景.