白藜芦醇在酿酒酵母中的组合表达

将克隆自拟南芥的4cl基因和巨峰葡萄的rs基因,利用降落重叠延伸PCR的方法,成功构建了含有G418抗性筛选标记的酵母表达载体pRS42K-4CL以及含有潮霉素抗性筛选标记的酵母表达载体pRS42H-RS。采用LiAc/SS carrier DNA/PEG法将含有目的基因的2个载体共同转化至酿酒酵母工业菌株EC1118中,通过PCR及酶切鉴定等方法验证重组工程菌。以对香豆酸为底物,将获得的酿酒酵母工程菌于YPD液体培养基中发酵(25℃,150 r/min,96 h),发酵液用乙酸乙酯抽提后采用高效液相色谱(HPLC)法进行检测,其结果显示发酵产物中白藜芦醇的含量为0.78 mg/L。这表明,拟南芥的4cl基因与巨峰葡萄的rs基因在酿酒酵母工程菌中成功得到了表达,并且表达产物利用对香豆酸为前体物质合成了目标产物白藜芦醇。该研究为进一步实现白藜芦醇在酵母中的工业化生产奠定了基础。     

酿酒酵母工程菌生物合成白藜芦醇

目的:构建能以酪氨酸为底物产白藜芦醇的重组酿酒酵母。方法:利用降落-重叠延伸PCR法和一步等温法,将拟南芥的4-香豆酰辅酶A连接酶基因(4cl)、巨峰葡萄的白藜芦醇合酶基因(rs)以及粘红酵母的酪氨酸解氨酶基因(tal)分别构建含有不同抗性筛选标记的附加型酵母表达载体,采用Li Ac/SS carrier DNA/PEG法转化酿酒酵母工业型菌株EC1118,通过高效液相色谱法检测重组酵母发酵产物。结果:成功获得酵母工程菌EC1118-H-TTC-K-T4C-TRC,以3 mmol/L酪氨酸为底物,28℃,150 r/min摇床避光发酵5 d,发酵液中白藜芦醇的产量为6.1979 mg/L。结论:成功构建一株能以酪氨酸为底物产白藜芦醇的工业型重组酿酒酵母,为白藜芦醇的工业化生产进一步奠定了基础。     

高产琥珀酸重组大肠杆菌的构建及厌氧发酵

以野生型大肠杆菌Escherichia coli W为出发菌株,利用Red同源重组系统分别敲除了乳酸脱氢酶基因(ldhA)、乙醇脱氢酶基因(adhE)、丙酮酸甲酸裂解酶基因(pflB)、丙酮酸氧化酶基因(poxB)和乙酸激酶基因(ackA),再通过无氧生长进化筛选过程,构建得到在厌氧条件下能有效生长,并以琥珀酸为主要发酵产物的重组大肠杆菌WS100(△ldhA,△adhE,△pflB,△poxB,△ackA)。利用15 L发酵罐进行厌氧发酵测定显示,经72 h发酵,菌体密度OD600最大值可提高至6.48,琥珀酸产量达到70.13 g/L,琥珀酸的生产强度为0.98 g/(L.h),葡萄糖-琥珀酸转化率为76%。发酵液中副产物含量低,乙酸含量为5.34 g/L,乳酸产量仅为0.15 g/L,未检测到甲酸和乙醇生成。结果表明,厌氧条件下,该工程菌可有效利用低营养成分的无机盐培养基,在不表达任何外源基因的条件下可稳定高产琥珀酸,具有极大的工业化开发前景。     

酵母工程菌S.pombe yAS56的构建及魔芋红茶菌发酵工艺的研究

为研究利用魔芋精粉制备魔芋红茶菌的可行性,从约氏梭菌(Clostridium josui)中克隆β-葡聚糖酶基因cel9C,构建粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)重组表达质粒p ESP-2-2-cel9C,转化构建酵母工程菌,利用工程菌进行魔芋红茶菌发酵。采用析因实验设计和中心组合实验设计方法,以总酸为响应值,优化发酵条件,从7个因素中筛选出2个显著因素:装液量和时间。最佳条件为:绿茶0.4%、蔗糖7.5%、魔芋精粉0.25%、接种量10%、酿酒酵母/酵母工程菌接种细胞浓度比=0.5、装液量98.7 m L、时间124 h。在此条件下红茶菌总酸为(27.88±0.26)g/kg,与预测值相近,较优化前提高41.45%,表明利用魔芋精粉和酵母工程菌制备魔芋红茶菌具有可行性。     

高效表达木糖醇脱氢酶基因酿酒酵母的构建及木酮糖发酵的初步研究

通过RT-PCR方法克隆得到Candida tropicalis木糖醇脱氢酶基因xyl2,将该基因连入酵母表达载体pYES2的诱导型启动子GAL1下,构建表达质粒pYES2-xyl2;同时用从Pichia pastoris中克隆获取的甘油醛磷酸脱氢酶基因GAP换下GAL1基因,构建含组成型启动子GAP基因的表达质粒pYES2-GAP-xyl2;通过电转化法将其依次转入酿酒酵母S.cerevisiae INVSc1,山梨醇培养基上筛选的转化子经木糖醇梯度驯化培养,筛选出1株耐木糖醇浓度为20%的酿酒酵母重组菌株ZCX4和1株在半乳糖诱导下耐木糖醇浓度为15%的重组菌株YDX2。酶活测定表明,重组菌株ZCX4比酶活0.621 U/mg(蛋白),是YDX2比酶活的2.29倍。摇瓶发酵结果显示,重组菌株ZCX4木糖醇消耗76.46 g/L,木糖醇消耗率为76.46%,是重组菌株YDX2木糖醇消耗率的1.63倍,说明木糖醇脱氢酶实现了高效表达。     

阿片肽酿酒酵母工程菌摇瓶发酵工艺

研究了发酵培养基成分、补加方式及外源氨基酸对酿酒酵母发酵和表达的影响．结果表明，发酵前在液体发酵培养基中一次性补加酵母抽提物（YE）有利于目的产物的表达，发酵过程中补加YE不利于目的产物的表达，发酵中后期补加适量的葡萄糖有利于阿片肽的表达．添加外源氨基酸对酿酒酵母工程菌的生长有一定的促进作用，而且可以明显地影响阿片肽的表达．通过正交实验对酿酒酵母生长和表达条件进行优化，确定最优工艺参数为：培养基中酵母抽提物质量浓度为25g／L，C：N比2．8，培养基初始PH5．0，摇床转速220r／min．在最优条件下研究了酿酒酵母表达目的产物的情况，总蛋白质质量浓度为614．50mg／L．SDS-PAGE电泳和双波长凝胶扫描结果表明：目的阿片肽约占总分泌蛋白质的5％，其表达量为30．7mg／L，是优化前的1．49倍。     

Pichia stipitis木糖醇脱氢酶基因XYL2在酿酒酵母中的表达

通过PCR方法克隆得到树干毕赤氏酵母木糖醇脱氢酶(XDH)基因XYL2.将该基因连入酵母表达载体pYX212的强启动子磷酸丙糖异构酶(TPI)启动子下,得到融合表达载体pYX-XYL2.通过电转化方法将pYX-XYL2转入酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae W303-1A中,酶活测定表明在酿酒酵母中树干毕赤氏酵母木糖醇脱氢酶基因XYL2得到活性表达,酿酒酵母转化子粗酶液中木糖醇脱氢酶比活为每毫克蛋白0.6 U左右,约为供体菌的2.4倍.与基因供体菌不同,木糖醇脱氢酶基因在酿酒酵母中表达不需木糖诱导,为组成型表达.     

乙醇脱氢酶Ⅰ基因敲除的酿酒酵母重组菌构建的初步研究

本实验根据酿酒酵母乙醇代谢途径,构建一株低乙醇产量的酿酒酵母基因工程菌株,以满足人们对低醇啤酒的需要.利用抗性基因筛选基因敲除突变体的方法,通过引物L1和L2扩增潮霉素B基因(两翼与酿酒酵母同源),按常规醋酸锂法转化酵母细胞后,筛选标记与酵母adh Ⅰ基因发生同源重组,得到一株ADH Ⅰ酶活性降低的工程菌株.发酵实验结果表明,转化菌株乙醇含量平均值为1.8%(V/V),较原始菌株低了65%.说明转化菌株体内乙醇生成途径受到干扰.     

白酒酒醅高产酯酵母筛选鉴定及其发酵性能研究

采用平皿培养法从浓香型白酒酒醅中分离酵母,筛选其中具备耐受性良好的产酯酵母,并结合形态学、生理生化试验及26S rDNA分子生物学鉴定筛选酵母,研究筛选酵母与酿酒酵母混合发酵的发酵特性。结果表明,在模拟白酒酿造环境耐受性试验中,3株高产酯酵母均具有一定的耐酸性,且在乙醇浓度为10%时保持较好的生长特性,但在温度为40℃时生长特性均受到抑制,而酵母菌株W5相较其他两株高产酯酵母耐受性能更好,经鉴定为戴尔有孢圆酵母(Torulaspora delbrueckii);在筛选酵母与酿酒酵母模拟白酒发酵试验中,酿酒酵母发酵速率最快,发酵时间为6d;T.delbrueckii W5发酵时间为8d;二者混合发酵时间为9d。在相同的培养条件和发酵条件下,T.delbrueckii纯培养方式下酸度较其他两种培养方式高,其酸度范围为7.62～7.72g/L,说明T.delbrueckii产酸能力很高。但T.delbrueckii W5挥发酸产量较酿酒酵母低,其挥发酸范围为0.32～0.48g/L。另外酿酒酵母纯培养乙醇含量为13.18%～13.50%,说明酿酒酵母相较于T.delbrueckii具有强发酵能力,二者之间混合发酵可以提高T.delbrueckii单独发酵产乙醇能力。可见,戴尔有孢圆酵母虽使发酵时间稍微延长,但产酸和产乙醇能力大大增强,可提高产量和丰富酒香。     

游离型质粒在毕赤酵母中表达人溶菌酶的研究

构建一种表达人溶菌酶的游离型毕赤酵母工程菌。巴斯德毕赤酵母表达质粒多以整合型质粒为主,整合型毕赤酵母表达外源基因时,外源蛋白的表达量会随着基因整合拷贝数的增加而增加,而对于毕赤酵母而言,稳定的游离型载体更有利于进行外源基因突变文库的构建及高通量筛选。该文将来自乳酸克鲁维酵母中的自主复制序列(pARS)与酵母表达载体pPICZαA连接,得到游离型表达载体pPICZαA-pARS。将优化后的人溶菌酶基因hLYZ连接至该载体中,构建重组表达载体pPICZαA-hLYZ-pARS。重组载体经电转化以游离形式转入毕赤酵母菌株X33中。摇瓶发酵结果显示诱导72 h后,发酵上清液酶活性为340 U/mL。利用镍亲和层析从发酵上清液中纯化人溶菌酶,二喹啉甲酸(bicinchoninic acid, BCA)法测定后纯化后的蛋白质量浓度为0.954 mg/mL。该研究成功构建了分泌表达具有生物活性的人溶菌酶的游离型毕赤酵母工程菌,为日后利用现代生物技术突变获得更高抗菌活性、更广抗菌谱人溶菌酶的研究奠定了基础。