变形假单胞菌葡萄糖酸脱氢酶操纵子的克隆与分析

该研究旨在明确变形假单胞菌JUIM01葡萄糖酸脱氢酶操纵子的结构及其基本的生物学信息。采用LA-PCR技术,从菌株JUIM01中克隆葡萄糖酸脱氢酶操纵子(gad操纵子)的全长序列;利用在线生物信息学工具,对克隆的序列进行分析;通过对变形假单胞菌膜结合葡萄糖酸脱氢酶的组成和结构分析,初步验证克隆和序列分析的结果。研究结果表明,变形假单胞菌gad操纵子具有3个结构基因gndS、gndL和gndC,分别编码膜结合葡萄糖酸脱氢酶的3个亚基。变形假单胞菌gndS基因与解淀粉欧文氏菌CFBP1430葡萄糖酸脱氢酶小亚基的编码基因的序列一致性为59.89%,其编码的蛋白属于gluconate_2-dh3 superfamily,为跨膜蛋白;基因gndL与铜绿假单胞菌PAMH19葡萄糖酸脱氢酶大亚基的编码基因的序列一致性为77.68%,其编码的蛋白属于GMC_oxred_C superfamily,为跨膜蛋白;基因gnd C与香茅醇假单胞菌P3B5葡萄糖脱氢酶中亚基的编码基因的序列一致性达85.31%,其编码的蛋白属于CccA superfamily。该结果为变形假单胞菌葡萄糖酸脱氢酶的转录调控机制研究提供了一定的理论基础。     

变形假单胞菌2-酮基葡萄糖酸转运蛋白基因的克隆与分析

该研究旨在克隆变形假单胞菌JUIM01的2-酮基葡萄糖酸转运蛋白基因kgu T,并明确其基本的生物学信息。根据已报道的假单胞菌的基因组信息及其2-酮基葡萄糖酸操纵子的物理图谱设计简并引物,采用TD-PCR技术从变形假单胞菌中克隆到全长为1278 bp的kgu T,其核苷酸序列与Pseudomonas sp.CCOS191的编码2-酮基葡萄糖酸转运蛋白(Kgu T)的核苷酸序列的一致性为87%,编码一个由425个氨基酸残基组成的蛋白。该蛋白与Pseudomonas sp.M1的Kgu T在氨基酸序列上的一致性达90%,定位于细胞膜,是一个具有12个跨膜结构的疏水性的跨膜蛋白,无信号肽,其二级结构中α螺旋、延伸链和无规卷曲所占的比例分别为75.76%、2.12%和22.12%。本研究首次从2-酮基葡萄糖酸的工业生产用菌中克隆到基因kgu T,并对其进行了生物信息学分析,为变形假单胞菌的Kgu T的功能研究奠定了基础。     

变形假单胞菌2-酮基葡萄糖酸激酶基因的克隆、表达及生物信息学分析

采用聚合酶链式反应技术,从2-酮基葡萄糖酸工业生产菌株变形假单胞菌JUIM01中克隆2-酮基葡萄糖酸激酶的全长基因kguK,并在此基础上构建了重组菌株大肠杆菌BL21(DE3)/pET-28a(+)-kguK。在异丙基-β-D-硫代半乳糖苷的诱导下,该重组菌株表达了一个特异的分子质量约为36.0 ku融合蛋白,且该蛋白的Western-Blot鉴定结果显示为阳性。生物信息学分析结果表明,该蛋白是一种由305个氨基酸残基组成的亲水性蛋白,定位于细胞质中,存在着与pfkB家族蛋白类似的保守结构域,其二级结构中α-螺旋、延伸链和无规则卷曲所占的比例分别为35.73%、12.79%和51.48%。     

变形假单胞菌2-酮基葡萄糖酸差向异构酶基因的原核表达

采用降落聚合酶链式反应（touchdown polymerase chain reaction,TD-PCR）技术,从2-酮基葡萄糖酸工业生产菌株变形假单胞菌JUIM01中克隆了编码2-酮基葡萄糖酸差向异构酶的基因kguE。将目的基因与质粒pET-28a（＋）重组后转入宿主表达菌中,获得了重组菌株大肠杆菌BL21（DE3）/pET-28a（＋）-kguE。在异丙基-β-D-硫代半乳糖苷的诱导下,该重组菌株表达了一个分子质量约为30.5?ku的融合蛋白,且该蛋白的Western-blot鉴定结果显示为阳性。生物信息学分析结果表明,该蛋白是一种由256?个氨基酸残基组成的分子质量为28.5?ku的亲水性蛋白,与恶臭假单胞菌的2-酮基葡萄糖酸差向异构酶在氨基酸序列上的一致性达78%,定位于细胞质中,其二级结构中α-螺旋、延伸链和无规则卷曲所占的比例分别为40.62%、17.19%和42.19%。本研究结果为变形假单胞菌2-酮基葡萄糖酸差向异构酶的功能研究提供了一定理论支持。     

利用荧光假单胞菌固定化细胞生产2- 酮基-D- 葡萄糖酸

以海藻酸钠为载体固定荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)AR4,考察固定化细胞发酵生产2- 酮基-D-葡萄糖酸的条件。结果表明：利用5.0% 海藻酸钠制备的固定化细胞颗粒稳定性好,可重复利用7 次;发酵培养基中玉米浆的最适质量浓度为0.75g/100mL,固定化细胞的适宜发酵温度为30～36℃;在适宜的培养条件下,固定化细胞与游离细胞的2- 酮基-D- 葡萄糖酸产量及糖酸转化率基本相同,分别可达13.5g/100mL 和90.0% 左右。     

荧光假单胞菌AR4产2-酮基-D-葡萄糖酸发酵条件的研究

以淀粉水解糖为碳源,研究了不同氮源、碳氮比、金属离子、接种量以及环境因子(培养基起始pH值、通气量、温度)对抗噬菌体菌株荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)AR4产2-酮基-D-葡萄糖酸发酵的影响。结果表明,氮源、碳氮比、培养基的起始pH值、通气量及温度对该菌的产酸均有显著影响。在适宜培养条件下,该菌的摇瓶产酸及发酵转化率分别可达13.5%和90%左右。     

2-酮基-D-葡萄糖酸产生菌荧光假单胞菌A46 抗噬菌体菌株的选育

从2-酮基-D-葡萄糖酸产生菌荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)A46的异常发酵液中分离到1种噬菌体，将其命名为KS461。透射电镜观察表明，KS461呈近球形，直径为52nm。以荧光假单胞菌A46为出发菌株，利用紫外诱变的方法，获得了4株对噬菌体KS461具有抗性的2-酮基-D-葡萄糖酸高产菌株，并研究了这些变异株的遗传稳定性。研究结果表明，经8次传代，这些变异株对噬菌体的抗性及其发酵产酸能力没有改变。     

荧光假单胞菌AR4在2-酮基-D-葡萄糖酸工业生产中的应用研究

在噬菌体存在的情况下,采用抗噬菌体菌株荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)AR4在200m3发酵罐上进行了2-酮基-D-葡萄糖酸的发酵生产。结果表明,荧光假单胞菌AR4对生产环境中噬菌体的抗性稳定,发酵周期短,发酵转化率高;经过10次传代,荧光假单胞菌AR4对噬菌体的抗性及其发酵生产2-酮基-D-葡萄糖酸的能力没有改变;该菌株的发酵产物可以用于食品抗氧化剂D-异抗坏血酸钠的合成。     

噬菌体污染对荧光假单胞菌K10052-酮基-D-葡萄糖酸发酵的影响

在实验室条件下，考察了噬菌体污染对荧光假单胞菌K1005的2－酮基－D-葡萄糖酸发酵的危害。研究结果表明，发酵早期的噬菌体污染减缓菌株对葡萄糖的利用，导致发酵周期大大延长和发酵转化率明显降低。     

荧光假单胞菌JD1202利用大米淀粉水解糖连续发酵生产2-酮基-D-葡萄糖酸

研发荧光假单胞菌JD1202转化大米淀粉水解糖为2-酮基-D-葡萄糖酸的连续发酵工艺.考察了连续发酵起点、稀释率和补料培养基中葡萄糖浓度对2-酮基-D-葡萄糖酸生产的影响.结果表明,稀释率和葡萄糖浓度对2-酮基-D-葡萄糖酸发酵具有显著影响;在稀释率和补料培养基成分保持不变的条件下,2-酮基-D-葡萄糖酸大量合成期的任何时段均可作为连续发酵的起点,其细胞浓度、残糖浓度和2-酮基-D-葡萄糖酸浓度均稳定在一定范围.较适的连续发酵操作条件为:稀释率0.065h-1,补料培养基中葡萄糖的质量浓度为170.0g/L.在此条件下,连续发酵达到稳态时发酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸的质量浓度为130.34g/L,生产强度平均为8.47g/L·h,发酵转化率为89.46％.连续发酵工艺是一种高效的2-酮基-D-葡萄糖酸生产方法,有望应用于工业生产中.     

变形假单胞菌PtxS蛋白基因的克隆与分析

为从变形假单胞菌中克隆2-酮基葡萄糖酸代谢调控蛋白Ptx S的基因,并明确其基本的生物学信息,采用同源比对的方法设计引物,利用TD-PCR技术克隆Ptx S的基因,再用生物信息学方法对其进行分析。试验结果表明:克隆的基因片段全长1 023 bp,其序列与铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌等假单胞菌的转录调控蛋白Ptx S的基因序列一致性达80%左右,编码由340个氨基酸残基组成的蛋白Ptx S。该蛋白与恶臭假单胞菌Ptx S的同源性最高,氨基酸序列一致性达88%。该蛋白定位于细胞质,无信号肽和跨膜区,为亲水性蛋白。该蛋白的氨基酸序列中含有多个结构域,其二级结构中α螺旋、延伸链、β转角和无规卷曲所占的比例分别为54.41%,13.53%,10.88%和21.18%。本研究为该基因的表达及表达产物的分离纯化提供了理论基础。     

变形假单胞菌吡咯喹啉醌合成基因簇的克隆与分析

从变形假单胞菌JUIM01中克隆到吡咯喹啉醌(PQQ)合成基因簇,阐明了其基因组成和生物学信息。根据已报道的假单胞菌的基因组进行简并引物设计,采用LA-PCR技术克隆变形假单胞菌的PQQ合成基因簇,对克隆的基因片段进行测序并使用生物信息学方法进行综合分析。结果表明:克隆到的基因片段全长为11 659 bp,其中包括pqqF、pqqA、pqqB、pqqC、pqqD、pqqE、pqqM、pqqH和pqqI共9个基因,编码PQQ生物合成的前体短肽PqqA和合成途径的相关酶;这些基因与荧光假单胞菌Pf0-1的PQQ合成基因簇的基因组成类似,相应基因的序列一致性达41%～94%。本研究中首次从变形假单胞菌中克隆到PQQ合成基因簇,并对其进行生物信息学分析,为变形假单胞菌的PQQ生物合成途径和胞内再生机制的研究奠定了基础,进而为提高2KGA的生产强度提供了理论支撑。     

2-酮基-D-葡萄糖酸发酵生产研究进展

2-酮基-D-葡萄糖酸（2KGA）是合成食品抗氧化剂D-异抗坏血酸钠及D-异抗坏血酸的前体,通常采用细菌发酵的方法由D-葡萄糖转化而来。本文概述了2KGA的生物合成途径、2KGA产生菌的选育、2KGA的发酵条件、2KGA的发酵工艺、2KGA发酵产物的提取、国内2KGA发酵生产中存在的主要问题及改善对策等。     

氧化葡萄糖酸杆菌产2-酮基-D-葡萄糖酸的发酵过程优化

2-酮基-D-葡萄糖酸(2-keto-D-gluconic acid,2-KGA)可作为食品添加剂、照片显影剂、洗涤剂等,也是合成D-异抗坏血酸的重要前体。为提高2-KGA的产量及转化率,对2-KGA发酵生产工艺条件进行优化。从5株野生菌株中筛选出最优菌株Gluconobacter japonicus CGMCC 1. 49,在摇瓶上进行培养基以及培养条件的优化。在此基础上,在3 L发酵罐中进行发酵优化实验,提高2-KGA的产量。当葡萄糖质量浓度为100 g/L,玉米浆粉质量浓度为20 g/L,发酵温度为30℃时,摇瓶水平发酵产量为76. 3 g/L,较优化前提高了120. 0%。在3 L发酵罐上控制恒定p H值为6、溶氧浓度30%条件下,一次性补料发酵产量最高为122. 1 g/L,较摇瓶水平提高了26. 7%,转化率达75. 5%。研究表明,发酵过程优化对提高野生菌株产2-KGA是一种行之有效的方法,优化结果可为后续的放大实验节省发酵成本,为氧化葡萄糖酸杆菌产2-KGA的工业化生产奠定了基础。     

旋光法测定发酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸

通过测定发酵液的旋光度及其葡萄糖质量浓度,计算发酵液中2- 酮基-D- 葡萄糖酸的质量浓度,并考察该方法实际应用的可行性。结果表明：对照品溶液的旋光度、2- 酮基-D- 葡萄糖酸质量浓度和葡萄糖质量浓度之间存在良好的线性关系,R2 ＞ 0.9999;该方法精密度、稳定性和重现性良好,2- 酮基-D- 葡萄糖酸的平均回收率为102.60%,RSD 为2.17%(n=5)。该方法可用于发酵液中2- 酮基-D- 葡萄糖酸的定量检测。     

普通生酮基古龙酸菌2-酮基-L-古龙酸合成途径在氧化葡萄糖酸杆菌中的整合表达与强化

目前工业生产VC的方法为二步发酵法,但该法涉及两步3种微生物,存在操作工序繁琐、需要消耗大量原材料及能源等缺点。一步发酵法被认为能够降低生产成本并对VC的工业化生产起到革命性的改变。为了克服重组质粒易丢失及需要添加抗生素等不利因素,将普通生酮基古龙酸菌(K.vulgare WSH-001)中的山梨糖脱氢酶基因(sdh)和山梨酮脱氢酶基因(sndh)整合到氧化葡萄糖酸杆菌(G.oxydans WSH-003)基因组,得到一步发酵生产菌株G.oxydans-ss。将其在1 L的罐中发酵,72 h时2-KLG产量达到最高,为37.6 g/L。为了进一步提高2-KLG的产量,还采用了辅因子工程。吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ)是SDH和SNDH的辅酶,通过在G.oxydans-ss中过量表达来自K.vulgare WSH-001的pqq ABCDE基因,得到重组菌G.oxydans-ss/pqq ABCDE。将其在1 L的罐中发酵,84 h时2-KLG产量达到最高,为44.5 g/L。以上结果对VC的一步发酵起到了一定的促进作用,使一步发酵法生产VC的工业化生产有望实现。     

碘量法测定发酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸

在优化样品处理条件的基础上,考察葡萄糖对2-酮基-D-葡萄糖酸测定的影响,改进发酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸的碘量法测定技术。结果表明,滴定样品溶液所消耗的I2标准溶液的体积、样品溶液中2-酮基-D-葡萄糖酸质量浓度和葡萄糖质量浓度之间存在良好的线性关系,R2>0.9999;该方法精密度、稳定性和重现性良好,2-酮基-D-葡萄糖酸的平均回收率为95.68%,RSD为1.35%（n=5）。该方法准确、快速,操作简便,可用于发酵液中2-酮基-D-葡萄糖酸的定量检测。     

补料分批培养生产2-酮基-D-葡萄糖酸的研究

研究了补糖对荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)AR4生产2-酮基-D-葡萄糖酸的影响,并在50kL发酵罐上进行了补料分批培养工业应用性试验。研究结果表明,采用补料分批培养方法,能有效提高发酵液中的产物浓度;开始补糖时发酵液中的残糖浓度以3%～6%为宜;补料分批培养方法及AR4菌株可用于2-酮基-D-葡萄糖酸的工业化规模生产中。     

组合菌发酵葡萄糖生产V_C前体——2-酮基-古龙酸的研究进展

利用组合菌从葡萄糖发酵生产 2 酮基 L 古龙酸 ,进而产生VC,为改变化学合成VC及降低成本 ,提供了一条新途径。组合菌有特殊的生理功能和多种组合方式 ,其应用较为复杂。随着分子生物学技术的发展 ,VC 发酵有利用组合菌向单一菌发展的趋势。文中从研究菌种组合、发酵途径、菌种选育、构建基因工程菌等方面对国内外VC 发酵的研究概况作一综述 ,并提出进一步研究和探索的方向     

一株2-酮基-D-葡萄糖酸(2KGA)产生菌的发酵研究

分离到一株能产生2-酮基-D-葡萄糖酸(2KGA)的菌株,经过16SrDNA测序,结果与GenBank中的标准株序列进行同源性比较,鉴定为恶臭假单胞菌Pseudomonas putida,本实验室命名为P.putida KD-1。本文研究了培养基组成中不同碳源、氮源、初始玉米浆浓度、补加葡萄糖浓度、初始pH和发酵控制pH对P.putida KD-1发酵生产2KGA产量的影响。检测2KGA采用两种方法,碘量法和高效液相色谱法。实验结果显示,以6%的葡萄糖、1%玉米浆为初始浓度,补加5%葡萄糖,初始pH6.7,发酵维持pH5.5,200rpm,30℃恒温培养96h,2KGA产量可以达到55g/L。表明该菌的发酵过程具有一定优化空间,可作为日后发酵产2KGA的新菌种。