Acidothermus cellulolyticus 11B葡萄糖异构酶基因的克隆、表达及酶活性研究

葡萄糖异构酶是生物法转化葡萄糖为果糖制备果葡糖浆的关键酶。本文克隆到一种葡萄糖异构酶基因xyl,来源于嗜酸耐热型微生物Acidothermus cellulolyticus 11B(ATCC43068)。以pET-22b(+)为载体质粒,E.coliBL21(DE3)为宿主细胞,构建了基因重组菌,IPTG可诱导目的重组葡萄糖异构酶过量表达;经亲和层析纯化的重组蛋白样品进行SDS-PAGE分析,在约43kDa处出现显著的特征蛋白条带;活性检测结果表明该重组葡萄糖异构酶具有较高的果糖转化活性。     

Acidothermus cellulolyticus 11B葡萄糖异构酶基因的克隆、表达及酶活性研究

葡萄糖异构酶是生物法转化葡萄糖为果糖制备果葡糖浆的关键酶。本文克隆到一种葡萄糖异构酶基因xyl,来源于嗜酸耐热型微生物Acidothermus cellulolyticus 11B（ATCC43068）。以pET-22b（+）为载体质粒,E.coliBL21（DE3）为宿主细胞,构建了基因重组菌,IPTG可诱导目的重组葡萄糖异构酶过量表达;经亲和层析纯化的重组蛋白样品进行SDS-PAGE分析,在约43kDa处出现显著的特征蛋白条带;活性检测结果表明该重组葡萄糖异构酶具有较高的果糖转化活性。      

大肠杆菌L-阿拉伯糖异构酶的克隆表达及D-塔格糖的制备

将大肠杆菌K-12中的L-阿拉伯糖异构酶基因araA克隆到载体pET-28a上,并转化入大肠杆菌BL21(DE3)中表达.通过SDS-PAGE分析发现,重组菌株能表达出大量可溶性酶蛋白.以重悬菌液为酶源、D-半乳糖为底物,对酶转化D-塔格糖的条件进行测定.结果表明:D-塔格糖的最佳转化温度为60℃.在pH79的范围中,D-塔格糖的转化率均能达到30%40%.加入Mn2+、Ca2+、Co2+和Mg2+均能够使D-塔格糖的转化率提高,EDTA处理后的酶明显不具备催化能力,加入Mn2+后能使酶液恢复催化能力,但并不随着Mn2+浓度的提高而增大.     

蜡状芽孢杆菌CZ磷酸甘露糖异构酶基因的克隆表达及酶学性质研究

将蜡状芽孢杆菌CZ中的磷酸甘露糖异构酶基因（pmi）进行克隆,并在大肠杆菌中进行异源表达。将PCR扩增得到的pmi基因与p ET-22b（+）表达载体进行连接,转入大肠杆菌BL21（DE3）中,构建重组菌株BL21-p ET22b（+）-pmi,并成功表达了重组磷酸甘露糖异构酶。结果显示:克隆得到pmi基因序列全长为948 bp,编码315个氨基酸。通过镍柱His Trap HP亲和层析法纯化得到具有活性的重组酶,其蛋白分子大小约为40.8 ku。酶学性质结果显示:该酶的最适反应温度为35℃,在30⁴0℃酶活力相对稳定;最适p H为7.0,在弱碱性条件下保存12 h后仍存有50%以上酶活力;不同低浓度的金属离子Ni²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺和Mg²⁺均对该酶表现出不同程度的激活作用,其中Mn²⁺对该酶激活作用最显著,当其浓度为1 mmol/L时,激活作用最大,而Co²⁺对其有明显的抑制作用。      

D-甘露糖异构酶的克隆表达及酶法制备D-甘露糖

将大肠杆菌BL21中的D-甘露糖异构酶(MIase)基因yihS克隆到表达载体pET-28a(+)中,并转入大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中表达。重组菌株经IPTG诱导培养6 h后MIase发酵酶活可达4.2 U/mL。重组MIase生产D-甘露糖时不需要金属离子的参与。该酶在40℃和pH 7.5条件下表现出催化D-果糖的最高活性,转化率为25%左右;通过研究底物浓度对酶活性的影响,得出该酶的活性不受底物浓度的抑制,以D-果糖为底物时,动力学参数Km为123.32mmol/L,Vmax为113.64μmol/(min·mg),催化效率kcat/Km为0.691 (s·mmol/L)。     

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。     

共表达磷脂酶C促进葡萄糖异构酶在大肠杆菌中的胞外表达

磷脂酶C(PLC)能够水解细胞膜主要成分磷脂,使细胞膜通透性增强,从而能够释放出胞内物质。作者构建了PLC与天然胞内定位蛋白葡萄糖异构酶(GI)共表达的重组大肠杆菌,摇瓶发酵胞外上清液中GIC酶活达到3.4 U/m L,占胞外和胞内总酶活的93%,表明GIC成功实现了胞外表达。将胞外上清液中的GIC进行分离纯化和酶学定性,发现其比活为12.1 U/mg,最适反应温度为80℃,最适pH为10,均与对照菌单独表达的GIO性质基本一致。在此基础上,对上述重组菌进行3 L发酵罐培养,发酵周期为24 h,酶活达到17.7 U/m L,表明其良好的工业化放大生产前景。     

小麦蛋白质二硫键异构酶基因的克隆、表达及重组酶性质

目的:克隆小麦蛋白质二硫键异构酶(wheat protein disulfide isomerase,wPDI)基因,实现其在大肠杆菌中的表达并探究其酶学性质。方法:以小麦种子总RNA为模板,逆转录并扩增得到wpdi,并以pET-30b为表达载体、大肠杆菌BL21(DE3)为宿主菌进行原核表达,表达产物经金属螯合层析纯化后进行了酶学性质研究。结果:克隆的基因全长1 548 bp,与"Wyuna"品种小麦wpdi基因相似性达99%。构建了pET-30b-wpdi表达载体,获得w PDI的最佳表达条件为:诱导温度22℃,诱导时间6 h,诱导剂浓度0.5 mmol/L。该酶含4个硫氧还蛋白结构域,分子质量约为66.2 kD,具有二硫键的还原酶和异构酶活性以及分子伴侣活性。结论:对重组wPDI的表达和酶学性质研究,为wPDI在面制品加工及其他方面的应用提供参考依据。     

Clostridium cellulolyticum D-塔格糖3-差向异构酶基因的克隆、表达及酶活性

D-塔格糖3-差向异构酶是生物法生产新型功能性因子D-阿洛酮糖最为有效的酶。作者克隆到一种新型的D-塔格糖3-差向异构酶基因,来源于微生物Clostridium cellulolyticumH10。以pET-22b(+)为载体质粒,E.coliBL21(DE3)为宿主细胞,构建了基因重组菌,IPTG可诱导目的蛋白质的过量表达;经亲和层析纯化的重组蛋白质样品进行SDS-PAGE分析,在约31 000处出现显著的特征蛋白质条带;活性检测结果表明:该重组酶具有较高的转化活性。     

小麦蛋白质二硫键异构酶的毕赤酵母表达及重组酶性质研究

为开发天然健康的酶制剂型面粉改良剂,利用毕赤酵母表达了小麦蛋白质二硫键异构酶(wheat protein disulfide isomerase,wPDI)。以克隆质粒pMD19-T-wpdi为基因模板,亚克隆至毕赤酵母表达载体pPIC9K中,并以毕赤酵母GS115为宿主菌进行真核表达,表达产物经硫酸铵沉淀和阴离子交换层析纯化后,与大肠杆菌重组wPDI的酶学性质进行了比对,并利用粉质仪探究了重组wPDI对面粉品质的影响。结果表明,克隆的wpdi基因含有1347个碱基,共编码449个氨基酸,分子量约为50.2 ku。Western blot结果显示,构建的重组酵母表达系统成功表达了重组wPDI;阴离子交换层析获得的wPDI的酶学性质研究表明,酵母重组wPDI表现出了二硫键氧化还原活性和分子伴侣活性,其还原活性高于大肠杆菌重组wPDI,氧化活性和分子伴侣活性低于大肠杆菌重组wPDI。粉质实验结果表明,相对于大肠杆菌重组wPDI,酵母重组wPDI表现出了更强的弱化面粉加工品质能力。研究结果为wPDI的深入研究及其在面制品中的应用奠定了基础。     

藤黄微球菌过氧化氢酶基因在大肠杆菌中的重组与表达

目的应用基因重组技术在大肠杆菌中高效表达藤黄微球菌过氧化氢酶（catalase,CAT）。方法从藤黄微球菌DNA中获得CAT编码基因,并应用pProEx．HTa质粒构建融合表达载体并表达和检测活性。结果通过融合表达获得可溶性带6×His标签重组蛋白,该蛋白经过Ni-NTA纯化后可获得活性物质。结论从大肠杆菌表达体系中表达了具有生物活性的CAT。     

猪肌肉葡萄糖6-磷酸异构酶的分离纯化及性质研究

葡萄糖6-磷酸异构酶（Glucose-6-phosphate isom erase,GPI;EC5.3.1.9）能催化果糖6-磷酸（fructose-6-phosphate,F-6-P）异构为葡萄糖6-磷酸（glucose-6-phosphate,G-6-P）,是糖原酵解过程中的重要酶之一。本研究通过硫酸铵盐析、DEAE-Sepharose、SP-Sepharose以及Hydroxyapatite层析等方法从猪肌肉中分离纯化得到GPI,纯化倍数为105.6,比活力为159.4U/mg。SDS-PAGE和凝胶过滤层析表明猪GPI为单体蛋白,分子量约为55kDa。免疫印迹检测结果显示,猪GPI能够和抗白姑鱼GPI多克隆抗体发生免疫交叉反应。酶学性质显示猪GPI的最适温度为50℃,最适pH为8.5。在pH8.5、25℃条件下测得其Km值为0.39mmol/L,最大反应速率Vmax为0.61mmol/L·min。      

藤黄微球菌过氧化氢酶基因在大肠杆菌中的重组与表达

目的应用基因重组技术在大肠杆菌中高效表达藤黄微球菌过氧化氢酶(catalase,CAT)。方法从藤黄微球菌DNA中获得CAT编码基因,并应用pProEx-HTa质粒构建融合表达载体并表达和检测活性。结果通过融合表达获得可溶性带6×His标签重组蛋白,该蛋白经过Ni-NTA纯化后可获得活性物质。结论从大肠杆菌表达体系中表达了具有生物活性的CAT。     

蔗糖异构酶在异麦芽酮糖生产中的研究进展

异麦芽酮糖是一种多功能的新型甜味剂,同时也是国际上公认安全的蔗糖替代品,在医药、食品等行业中具有广阔的应用前景。蔗糖异构酶（sucrose isomerase,SIase）是生物转化生产异麦芽酮糖最有效的生物酶制剂。作者简要论述了异麦芽酮糖的生理特性及其在生产中现存的问题,详细阐述了SIase的来源、三维结构、催化机制、高效酶分子理性改造及其异源高效表达等。随后介绍了细胞及酶固定化在异麦芽酮糖生产中的广泛应用,并展望了蔗糖异构酶在生产异麦芽酮糖中的应用。     

Thermobifida fusca葡萄糖异构酶在枯草杆菌中的表达

为研究葡萄糖异构酶(GIase)在枯草杆菌中的表达效果,通过PCR扩增Thermobifida fusca GIase基因xyl A,分别克隆该基因序列到不同诱导表达方式的穿梭载体:p HCMC04、p MA09、p AL12,并转化枯草杆菌WB600。结果表明,含重组质粒p MA09-xyl A的枯草杆菌产酶最优,达到1.8 U/m L。对该重组枯草杆菌发酵产酶条件进行优化,以TB为发酵培养基,初始p H 7.0,温度为30℃时,摇瓶培养24 h后,GIase的产量达到5.6 U/m L。     

不同来源异戊烯基焦磷酸异构酶(IDI)和脱氧木酮糖磷酸合成酶(DXS)对重组大肠杆菌番茄红素产量的影响

为获得更多异戊烯基焦磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase,IDI)和脱氧木酮糖磷酸合成酶(1-deoxyxylulose-5-phosphate synthase,DXS)相关功能基因资源,本研究选取来源于大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、粘细菌(Myxococcus stipitatus)、戈壁奇球菌(Deinococcus gobiensis)的4种IDI和DXS,分别克隆到表达载体,将其与含有合成番茄红素基因的pTrc99aEBI质粒共同在大肠杆菌中进行异源表达。结果表明,来源于粘细菌的IDI和DXS可以获得最高的番茄红素产量,分别达到了10.86、7.94 mg/g DCW。协同表达经过密码子优化的IDI、DXS,番茄红素产量达到了15.26 mg/g DCW。本研究通过比较不同来源的IDI和DXS,获得了新的基因资源。     

分子伴侣共表达对重组蔗糖异构酶异源可溶性表达的影响

蔗糖异构酶(sucrose isomerase,SIase)在异麦芽酮糖的酶法制备中发挥着重要作用。为了提高重组蔗糖异构酶的可溶性表达,作者利用分子伴侣共表达策略将源自Klebsiella sp.LX3的基因SIase进行异源表达并研究了重组酶的酶学性质。利用酶切连接技术构建重组质粒pET-24b-SIase并转入大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中进行表达,发现其主要表达为包涵体。分别将携带4种分子伴侣蛋白基因的质粒(pKJE7、pGro7、pG-Tf2、pTf16)与含有目的基因的重组质粒在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中共表达,筛选到最佳分子伴侣质粒pGro7且提高了重组SIase的可溶性表达水平,其酶活力为14.8 U/mL,比未进行共表达的工程菌发酵酶活力(3.5 U/mL)有明显提高,进一步利用金属离子螯合层析技术纯化到SIase纯酶,酶学性质研究显示其最适反应温度为40℃,最适反应pH为6.0。动力学常数K_m为(179.10±20.65) mmol/L、k_cat/K_m为(5.44±0.72)...     

重组蔗糖异构酶在短短芽孢杆菌中的表达及发酵优化

对重组菌株Brevibacillus choshinensis/pNCMO2-SI摇瓶发酵产蔗糖异构酶进行研究,进一步探讨了3 L发酵罐不同发酵条件对菌体生长及产酶的影响。结果表明,摇瓶发酵后胞外酶活为50 U/mL,最优3 L发酵罐培养条件为:初始碳源为葡萄糖质量浓度10 g/L,初始氮源为多聚蛋白胨、牛肉浸膏质量浓度各15 g/L,发酵温度30℃,溶氧30%,在此条件下得到的最高酶活为275 U/mL。为了探索启动子对蔗糖异构酶表达的影响,分别选取来源于枯草芽孢杆菌的启动子Papr-E,Pnpr-E,Pamy以及来源于巨大芽孢杆菌的启动子Pxyl进行研究。结果表明,使用启动子Papr-E的表达量最高。进一步优化摇瓶发酵条件,重组菌株BCpNapr-SI摇瓶发酵的胞外上清酶活为137 U/mL,在此条件下进行3 L发酵罐发酵,最终发酵上清胞外酶活为485.5 U/mL,是未优化启动子的1.76倍。     

瘤胃中干酪乳杆菌的亚油酸异构酶基因的克隆与表达

以从黄牛瘤胃中分离到的一株具有将亚油酸转化为c9,t11-共轭亚油酸(conjugated linoleic acid,CLA)的干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)Fx为出发菌株,提取其基因组DNA,聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增得到1 700 bp大小的亚油酸异构酶(linoleic acid isomerase,LAI)基因片段,将该基因片段纯化后进行TA克隆,得到重组质粒p UCm-T-LAI,将重组质粒p UCm-T-LAI和表达质粒p ET-Dsb A同时进行双酶切,连接得到重组表达载体p ET-Dsb A-LAI,经PCR鉴定和酶切后,将重组表达载体转化到大肠杆菌BL21中,得到具有LAI活性的重组菌株,能将亚油酸转化为c9,t11-CLA,表明从Lactobacillus casei Fx成功克隆LAI,该研究将有助于深入了解不同瘤胃细菌特异性合成不同CLA异构体的LAI基因差异。     

C4ST-1在大肠杆菌中的可溶性表达

软骨素-4-O-硫酸转移酶-1 (Chondroitin-4-O-sulfotransferase-1,C4ST-1,EC 2.8.2.5)催化软骨素N-乙酰半乳糖胺(N-Acetylgalactosamine,GalNAc)4号位羟基硫酸化生成硫酸软骨素A(chondroitin sulfate A,CSA)。C4ST-1含3对二硫键,在Escherichia coli细胞质内二硫键难以正确形成,故在E. coli中表达时主要以包涵体形式存在。为提高胞内可溶性蛋白质的表达水平,共表达了催化二硫键从头形成的巯基氧化酶(Erv1p)或/和促进二硫键正确折叠的二硫键异构酶(DsbC)。结果表明共表达DsbC可使C4ST-1融合蛋白的胞内可溶性表达水平显著提高,但C4ST-1和Erv1p共表达对胞内可溶性蛋白质的表达影响相对较小。C4ST-1和Erv1p或C4ST-1和DsbC共表达菌株的酶活分别为原始菌株的1.30和2.33倍,活力达到(12.32±0.76) U/L和(21.99±0.42) U/L。挑取同时共表达C4ST-1、Erv1p和DsbC的菌株进行摇瓶水平和3 L发酵罐放大培养,酶活分别达到(29.12±0.66) U/L和49.97 U/L。本研究为C4ST-1的大规模应用奠定了一定的基础。