棘孢木霉几丁质酶tachi2基因的原核表达及酶学性质研究

目的:实现棘孢木霉(Trichoderma asperellum)几丁质酶基因tachi2的原核高效表达,研究几丁质酶Tachi2的酶学性质。方法:利用PCR技术扩增得到几丁质酶基因tachi2,将其克隆到原核表达载体pEHISTEV中,测序后,转化大肠杆菌BL21感受态细胞,经异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导后进行Tachi2蛋白的纯化和复性。用纯化的目的蛋白Tachi2进行几丁质酶酶学性质的研究。结果:tachi2基因在重组大肠杆菌中正确表达,其主要以包涵体形式存在;重组蛋白Tachi2分子量约为44kDa,经过纯化和复性后得到的Tachi2有较高的几丁质酶活性。该酶的最适温度为40℃,最适pH值为7.0,几丁质酶在40℃以下比较稳定、pH 6～9时酶有较高活性,受Cu2+和Zn2+的强烈抑制。结论:成功实现了棘孢木霉几丁质酶基因tachi2的原核高效表达,表达纯化了重组蛋白,明确了几丁质酶Tachi2的酶学性质,为该几丁质酶的进一步开发利用和深入研究奠定了基础。     

GshF在大肠杆菌中的表达及酶学性质研究

谷胱甘肽是参与细胞活动的最普遍的非蛋白巯基化合物,是机体内重要的活性三肽,因其抗氧化作用而在医药、食品、化妆品等行业有着广泛的应用,生物合成是制备谷胱甘肽的主要方法,一直引起广泛关注。近年来发现的双功能酶GshF可同时催化谷胱甘肽生物合成的两步反应,有望提高酶法催化产谷胱甘肽的效率,但该酶的酶学性质尚未得到充分研究。克隆了来自Streptococcus thermophilus的双功能酶基因gshF,并用大肠杆菌表达,研究表明,重组菌于37℃培养4 h后经0.1 mmol/L IPTG诱导,然后在30℃下表达,胞内酶活可达44 U/L。表达产物经破胞、离心、亲和层析等步骤分离纯化后,进一步考察了其相关酶学性质,结果表明,该酶最适pH为8.0,最适温度为37℃,还研究了其最适pH和温度下的稳定性。最终通过重组菌酶法催化合成谷胱甘肽得到的最高产量为2.11g/L。这些对该酶在谷胱甘肽生物合成上的应用有重要的借鉴作用。     

栖热菌噬菌体TSP4 dCTP脱氨酶基因的克隆表达

将编码栖热菌噬菌体TSP4菌株的dCTP脱氨酶tspdCD基因亚克隆到表达载体pET-32a中,并将重组质粒pET-32a-tspdCD转化至大肠杆菌Rosetta(DE3)中进行诱导表达。SDS-PAGE分析结果显示,目的蛋白经IPTG诱导后在大肠杆菌Rosetta(DE3)中以可溶性形式高效表达。通过Ni-NTA agarose亲和层析柱纯化表达的tspdCD,并对其活性,最适作用温度、pH、底物特异性以及金属离子和有机溶剂对其活性的影响进行测定,检测结果表明重组蛋白活性达到4.12U/mg,它的最适作用温度和pH分别为60℃和7.5,最佳反应底物是dCTP,2mmol/L的Ca2+和Mg2+对其活性具有明显的促进作用,而同浓度的Ni2+和Cu2+对其活性产生了明显的抑制作用,10%(V/V)的乙酸乙酯和异丙醇对其活性有很明显的促进作用,而同体积比的丙酮对其活性产生明显的抑制作用。实现了tspdCD在大肠杆菌系统中的功能性表达,为进一步研究高温噬菌体tspdCD的功能奠定了基础。     

一种新型亮氨酸5-羟化酶NmLEH的异源表达、纯化及酶学性质分析

羟基化氨基酸是一种新型氨基酸衍生物,可广泛用作化工材料的前体物及医药合成的中间体。将来源于Nostoc minutum的新型L-亮氨酸5-羟化酶(Nm LEH)通过重组质粒在大肠杆菌中异源表达。结果表明,在BL21 (DE3)宿主细胞中,诱导温度为25℃,IPTG诱导浓度为0. 5mmol/L,诱导10h时,蛋白质表达量最高(0. 45mg/ml);通过Ni-亲和层析和凝胶过滤层析两步分离纯化获得了高度纯化的重组Nm LEH蛋白;对Nm LEH的酶学性质进行了表征,该酶的最适反应温度为25℃,最适pH为7. 5,在pH 7. 0～9. 0较为稳定,最适底物为亮氨酸和甲硫氨酸;同源序列分析表明Nm LEH属于亚铁和α-酮戊二酸依赖性双加氧酶家族[Fe(II)/αKG-Dos],并预测了该酶的保守催化活性位点(H150、D152、H236);通过同源建模得到了该蛋白质的模拟结构,分析了该蛋白质催化活性中心的形成机制。     

溶葡球菌酶在乳酸克鲁维酵母中重组表达、诱变、优化及酶学研究

根据模仿葡萄球菌(Staphylococcus simulans)的溶葡球菌酶基因序列以及乳酸克鲁维酵母密码子偏好性设计引物扩增溶葡球菌酶基因表达片段,构建溶葡球菌酶(lysostaphin,Lys)基因表达载体(p KLAC1-Lys),转化乳酸克鲁维酵母(K.lactis GG799),实现了Lys基因的分泌表达。对重组菌株(K.lactis GG799/p KLAC1-Lys)进行NTG随机化学诱变,优化表达条件,筛选获得高表达菌株,并通过Ni-NTA亲和层析纯化蛋白并研究其酶学性质。结果表明:通过诱变重组溶葡球菌酶乳酸克鲁维菌株,Lys酶比活性提高了约5.2倍(约8 000U/L)。最适接种量为40g/L,诱导过程中每24h添加一次终浓度为20g/L的半乳糖和NH_4NO_3可提高酶比活性,最适表达p H为7.0~7.5,最适反应p H为7.0~8.0,最适反应温度为37℃。实验表明,低于40℃,p H 3~6之间时,重组溶葡球菌酶较稳定。Sr~(2+)对其酶活性有明显的促进作用,Ba~(2+)、Ca~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Mg~(2+)对其有明显的抑制作用。     

L-谷氨酸氧化酶的克隆表达、纯化及酶学性质研究

为提高微生物产L-谷氨酸氧化酶水平,将Streptomyces sp.X-119-6的L-谷氨酸氧化酶基因(LGOX)与表达载体pET28a连接,导入E.coli BL21(DE3),实现LGOX的高效表达。采用HisTrapTMFF亲和层析柱对重组L-谷氨酸氧化酶进行纯化,并对纯酶的酶学性质进行了研究。结果表明:在IPTG终浓度为0.4 mmol/L下,30℃诱导6 h,可以获得比酶活为1.1 U/mg的粗酶液;重组酶的最适反应温度和pH分别为37℃和5.0;Km值为2.12 mmol/L,Vmax为1.06μmol/min.mg,对L-谷氨酸具有专一性;具有良好的应用前景。     

碳源和氮源对木蹄层孔菌产漆酶的影响及酶学性质研究

对不同碳源和氮源及碳氮比对木蹄层孔菌产漆酶的影响进行了研究,以提高漆酶产量,同时分析了该漆酶的酶学性质。漆酶合成的最适碳源是麦麸,最适氮源是蛋白胨,C∶N为10.4,优化后漆酶产量增加了约7.88倍;反应最适pH为3.0,最适反应温度为50℃,K m为0.20 mmol/L,V max为2.58 mmol/L·min;DTT 0.1mmol/L和NaN310mmol/L几乎能抑制漆酶全部活性,终浓度为10mmol/L的Ba2+,Ca2+,Co2+和Fe2+也几乎能抑制该酶的全部活性。该研究将为木蹄层孔菌漆酶的生产及在环境工程领域的应用提供基础信息。     

Thermobifida fusca海藻糖合成酶基因的克隆表达及发酵优化

将来源于嗜热单孢菌(Thermobifida fusca)的海藻糖合成酶基因进行克隆表达,构建重组菌E.coli BL 21(DE3){pET-24a(+)/Tres}。并对基因工程菌的发酵产酶条件进行优化,得到最优培养基成分为:甘油12 g/L,酵母粉24 g/L,蛋白胨12g/L,磷酸盐浓度60mmol/L,Zn2+2mmol/L。最佳培养条件为:装液量20 ml(250 ml摇瓶),发酵2 h后25℃诱导并添加终浓度为0.4 mmol/L的IPTG。优化后的最终发酵酶活达到28.6 U/ml,为未优化前的3.4倍,是目前国内报道大肠杆菌摇瓶发酵产海藻糖合成酶的最高表达水平,为该酶的工业化生产奠定了基础。     

麻疯树核糖体失活蛋白Curcin2的原核可溶性表达及其抗真菌活性研究

Curcin2是麻疯树幼苗在真菌侵染、干旱及高低温胁迫下诱导产生的一种核糖体失活蛋白。采用分子克隆的方法,从麻疯树基因组中扩增到Curcin2成熟肽编码基因,分别连接到质粒载体pGEX-6p-1、pMAL-c5E上,转化大肠杆菌最终获得重组菌PGC(pGEX-6p-1-curcin2)和PMC(pMAL-c5E-curcin2)。在不同温度、IPTG浓度、时间诱导下,Curcin2在重组菌PGC中均以包涵体形式表达,在重组菌PMC中主要以可溶性融合蛋白形式表达,且蛋白质的表达量与诱导条件相关。重组菌PMC表达可溶性curcin2的优化条件为:温度28℃,IPTG 0.3mmol/L,时间8h,此条件下目的蛋白占总蛋白表达量的30.6%,1L培养物中可获得19.74mg电泳纯的重组蛋白。重组蛋白可被MBP TrapTMHP柱亲和纯化并与curcin抗体发生抗原抗体反应。体外抗真菌活性实验表明,纯化后的curcin2融合蛋白有抑制真菌生长作用,且对小麦赤霉、油菜菌核的抑制作用强于curcin。此蛋白的获得为其相关功能的研究奠定了基础。     

海底沉积物中几丁质酶的筛选、分离及活性分析

目的:从海底沉积物中筛选得到一株几丁质酶活性较高的菌株,分离纯化菌株分泌的几丁质酶,并对其活性进行酶学分析。方法:以中国南海北部湾的沉积物为样本,结合透明圈法及DNS法筛选菌株。采用几丁质结合能力分析及多种层析方法分离纯化菌株分泌的几丁质酶,对其中一种几丁质酶进行酶学性质分析。结果:共筛选获得21株几丁质酶产生菌,其中分泌的几丁质酶活性最高的为蜡样芽孢杆菌B04(Bacillus cereus strain B04)。发现该菌共分泌6种含有几丁质结合域的蛋白。从蜡样芽孢杆菌B04发酵液中,分离纯化得到分子量为36 k Da的几丁质酶。研究发现,该酶是蜡样芽孢杆菌B04的一种主要的几丁质酶,其最适p H为4.0,最适反应温度为60℃,在p H 3.0~10.0范围内活性稳定,Co2+对其活力有明显促进作用,Ag+有显著的抑制作用。结论:为几丁质酶的工业化应用提供了基础。