耐热木聚糖酶基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质

将一种11家族极端耐热木聚糖酶的密码子优化基因Syxyn11克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K中,得到重组质粒pPIC9K-Syxyn11,将其经SalⅠ线性化后转化毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115。经G418筛选得到重组工程菌GS115/Syxyn11,用甲醇诱导表达重组木聚糖酶SyXyn11,酶活可达到17.74 U/mL。SDS-PAGE显示,SyXyn11的相对分子质量为31 000。SyXyn11的最适反应温度为85℃,在80℃以下稳定。最适反应pH为6.5,在pH 5.0~7.5范围内稳定。EDTA和大多数金属离子对重组酶的活性影响不大。结果表明Syxyn11成功在P.pastoris GS115中实现表达,而且重组木聚糖酶的耐热性并未改变。     

一种密码子优化的酸性普鲁兰酶基因在巴斯德毕赤酵母中的高效表达

根据毕赤酵母密码子偏好性对来源于Bacillus deramificans的普鲁兰酶基因进行优化并构建在细胞内表达普鲁兰酶的重组毕赤酵母。优化后普鲁兰酶编码基因Bd P4在巴斯德毕赤酵母GS115中的表达水平平均比优化前的普鲁兰酶基因Bd P提高4倍以上。筛选到1株表达水平较高的重组菌Pichia pastoris GS115/p PIC9K-Bd P4 WB54。在5 L发酵罐获得了初步优化的发酵条件:发酵液p H 4.5,在菌体量达到87 g/L时开始甲醇流加,采用溶氧(DO)恒定策略控制甲醇流加,DO控制在25%的水平,甲醇流加速率为9.9 m L/(L·h),搅拌转速控制在最大值800 r/min,通风量2 V/(v·m)。在优化条件下重组菌发酵酶活在2 000 U/m L以上。重组酶最适p H为4.0,最适作用温度50℃,在50和55℃下酶活半衰期分别为32和18 h。     

用GAP启动子在毕赤酵母中组成型表达重组 猕猴桃果胶甲酯酶抑制剂

目的构建组成型表达重组猕猴桃果胶甲酯酶抑制剂(kiwi pectin methylesterase inhibitor, kwPMEI)的毕赤酵母(P．pastoris)GS115工程菌株,探索碳源(葡萄糖、甘油、甲醇)对重组菌表达kwPMEI的影响,纯化kwPMEI并鉴定其对番茄果胶酶的抑制活性。方法应用PCR方法从P．pastoris GS115染色体中扩增了三磷酸甘油醛脱氢酶启动子(pGAP),以其取代诱导型表达载体pPIC9K-kwPMEI上的醇氧化酶启动子(pAOX1),构建了组成型表达载体pGAP9K-kwPMEI,并转化至GS115中。用Tricine-SDS-PAGE和Western blot分析目的蛋白表达情况,镍柱亲和层析纯化目的蛋白,并用凝胶扩散方法鉴定其抑制活性。结果重组毕赤酵母工程菌株成功组成型表达了kwPMEI,48h即达到最大表达水平,表达量约为66 mg/L。并且以甘油为碳源时kwPMEI表达量最高。成功分离纯化了kwPMEI,并经凝胶扩散方法检测表明其具有抑制活性。结论成功构建了组成型分泌表达kwPMEI的毕赤酵母菌株,为kwPMEI在果蔬汁中的进一步应用奠定了基础。     

用GAP启动子在毕赤酵母中组成型表达重组猕猴桃果胶甲酯酶抑制剂

目的构建组成型表达重组猕猴桃果胶甲酯酶抑制剂(kiwi pectin methylesterase inhibitor,kwPMEI)的毕赤酵母(P.pastoris)GS115工程菌株,探索碳源(葡萄糖、甘油、甲醇)对重组菌表达kwPMEI的影响,纯化kwPMEI并鉴定其对番茄果胶酶的抑制活性。方法应用PCR方法从P.pastoris GS115染色体中扩增了三磷酸甘油醛脱氢酶启动子(pGAP),以其取代诱导型表达载体pPIC9K-kwPMEI上的醇氧化酶启动子(pAOX1),构建了组成型表达载体pGAP9K-kwPMEI,并转化至GS115中。用Tricine-SDS-PAGE和Western blot分析目的蛋白表达情况,镍柱亲和层析纯化目的蛋白,并用凝胶扩散方法鉴定其抑制活性。结果重组毕赤酵母工程菌株成功组成型表达了kwPMEI,48 h即达到最大表达水平,表达量约为66 mg/L。并且以甘油为碳源时kwPMEI表达量最高。成功分离纯化了kwPMEI,并经凝胶扩散方法检测表明其具有抑制活性。结论成功构建了组成型分泌表达kwPMEI的毕赤酵母菌株,为kwPMEI在果蔬汁中的进一步应用奠定了基础。     

毕赤酵母工程菌表达猪β-干扰素

根据毕赤酵母密码子偏爱,人工合成了猪β-干扰素(PoIFN-β)基因,构建了重组载体pPICZA-PoIFN-β。重组载体经Sac I线性化后,电击转入毕赤酵母GS115,对在含博莱霉素(Zeocin)平板上生长的转化子进行鉴定,得到分泌表达猪β-干扰素的毕赤酵母基因工程菌株GS115/pPICZA-PoIFN-β。以1%甲醇诱导GS115/pPICZA-PoIFN-β表达。十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析表明,工程菌株实现了猪β-干扰素的高效分泌表达,表达产物为相对分子质量22ku和26ku的混合物,表达蛋白量约为80mg/L。     

重组毕赤酵母生产凝乳酶发酵优化

为了获得毕赤酵母生产凝乳酶的最佳发酵条件,分别从起始诱导OD600、甲醇诱导浓度以及p H等方面研究了P.pastoris GS115在3.6 L发酵罐中表达微小根毛霉来源凝乳酶的高密度发酵,以恒溶氧反馈调节补加甘油和甲醇检测流加控制器在线监测流加甲醇。结果表明,在重组P.pastoris GS115/p PIC9k-chy起始诱导,OD600和甲醇诱导体积分数分别为150和2.0%,诱导p H为5.0时,发酵96 h凝乳酶活达到最大,为1 870 SU/m L,此时对应的生产强度和产物得率均达到最高水平,分别为19.48 SU/(m L·h)和2.42 SU/m L,总蛋白质质量浓度为0.64 mg/m L,凝乳活性与蛋白质水解活性的比值(MCA/PA)为63.43。     

朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶在毕赤酵母GS115中的异源表达

目的构建毕赤酵母基因工程菌,以实现朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶的异源高效表达。方法人工合成朱黄青霉HI-4的α-1,6-葡聚糖酶基因ZHdex,克隆到毕赤酵母分泌型表达载体pPIC9K,电转入毕赤酵母GS115。甲醇诱导目的蛋白表达。结果成功在毕赤酵母GS115中对ZHdex基因进行表达,SDS-PAGE表明重组毕赤酵母在66×103附近有目的蛋白表达,与理论值一致。在摇瓶水平,甲醇诱导培养120 h后,α-1,6-葡聚糖酶的最高酶活达28.79 U/mL,蛋白质浓度为0.56 mg/mL。结论获得一株重组毕赤酵母GS115-ZHdex,其产物具备α-1,6-葡聚糖酶活性,成功地实现朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶的异源高效表达。     

表达豌豆防御素基因的重组酵母对采后柑橘酸腐病的生物防治

抗菌肤(Antimicrobial peptides,APMs)是一类对细菌、真菌等微生物及某些昆虫和动植物细胞具有抑制作用的小分子多肽.将碗豆防御素基因Psd1插入甲醇酵母Pichia pastoris的分泌表达质粒pPIC9K中,并将含有目的基因的重组质粒电转化P.pastoris GS115 (his4),得到重组酵母GS 115/PSD菌株.试验结果表明,重组酵母菌株经扩大培养,诱导表达的菌体被破碎后,酵母悬浮液含量达到5×108细胞/mL时,可以很好地抑制采后柑橘的酸腐病.     

黑曲霉β-葡萄糖苷酶基因克隆及在毕赤酵母中分泌表达

为大规模制备β-葡萄糖苷酶,构建重组酵母工程菌,实现β-葡萄糖苷酶的分泌表达。根据已报道黑曲霉(Aspergillus niger)β-葡萄糖苷酶cDNA序列设计一对引物,采用RT-PCR扩增,获得黑曲霉β-葡萄糖苷酶基因(bgl)。构建了pMD-18T-bgl克隆载体,bgl亚克隆到质粒pPIC9K,构建表达载体pPIC9K-bgl。经BglⅡ线性化后电转入Pichia pastoris GS115,经过MD、YPD/G418平板筛选阳性克隆,获得分泌表达重组P.pastoris GS115的工程菌。用终体积分数1%的甲醇对其进行诱导表达,SDS-PAGE和酶活测定结果表明,重组毕赤酵母分泌了1个相对分子质量约90 000的蛋白质,与该酶基因产物的理论值一致。酶催化的最适温度为50℃,最适pH 5.5,其酶活达到38 U/mL,比已报导重组酶产酶水平有较大程度的提高。     

毕赤酵母高效表达重组β-葡萄糖醛酸苷酶的诱导方法研究

将甘草酸生物转化合成GAMG已成为国内外医药和食品行业研究的热点。该文在前期构建毕赤酵母(pichia pastoris)工程菌GS115-GUS的基础上,对重组毕赤酵母工程菌发酵条件进行了研究。通过单因素及正交试验建立工程菌最佳表达β-葡萄糖醛酸苷酶的诱导产酶方法:重组毕赤酵母GS115-GUS菌株在液体YPD培养基中活化24 h后,接种到BMGY中富集菌体,OD600达到6.0时,按照1∶1(V/V)的接种比率接入到pH为6.0的BMMY培养基中,加入1.5%诱导剂甲醇诱导产酶,且每隔24 h添加一次。该诱导产酶条件简单、易行、科学、合理,毕赤酵母高效表达GAMG的酶活高达1.97×103 U/mL,研究结果达到预期目标,为进一步研究重组酵母工程菌产β-葡萄糖醛酸苷酶的发酵水平、β-葡萄糖醛酸苷酶生物催化甘草酸制备GAMG以及工业化生产奠定基础。     

表达牛肉风味肽的重组毕赤酵母部分生物学特性的研究

对分泌表达16拷贝牛肉风味肽毕赤酵母工程菌株)的生物表型、生长特性、表达特性及遗传稳定性等进行了研究.结果表明:该重组菌株的表型为Mut+:在5L发酵罐中,采用BSM培养基,设定适合的菌体培养温度和pH值,通过调节搅拌速度、通气量和罐压等措施使溶氧(DO)维持在20%～35%,当诱导90h后(发酵110h),目的产物BMP的表达量达到最高为54 mg/L,是其摇瓶水平的5.4倍;遗传稳定性分析实验及PCR检测结果证明,重组菌株具有良好的遗传稳定性和重组蛋白表达的稳定性.     

荧光素酶表达载体构建及其在巴斯德毕赤酵母的表达

萤火虫荧光素酶(Firefly Luciferase,FL)是ATP快速检测技术的核心组件,通过荧光强度与ATP浓度的对应关系,在食品行业检测微生物数量发挥着重大作用。本文为实现荧光素酶在重组毕赤酵母GS115中的异源表达,通过从载体pGL2-control中扩增荧光素酶基因luc,克隆到真核表达载体p PIC9K中,线性化后电击转化毕赤酵母GS115菌株,筛选阳性重组菌株。在甲醇的诱导下进行酶的表达,对粗酶液进行生物活性发光分析,然后对粗酶进行超滤、阴离子层析和分子筛凝胶层析三步纯化。甲醇诱导表达96 h发现胞外和胞内粗酶液均有相对较高的酶发光活性,酶活分别为1.45×10~6 RLU/mL和1.58×10~9 RLU/mL。SDS-PAGE与Western blot分析重组荧光蛋白大小约为70 ku,最终纯化得到的荧光素酶,其比活为7.0×10~8 RLU/mg,纯化倍数达到19.3倍,产量为48 mg/L。以上结果表明,荧光素酶能够在毕赤酵母表达系统获得较好的表达和纯化效果。     

毕赤酵母表面展示磷脂酶D高密度发酵优化

利用基因工程手段构建获得的一株细胞表面展示表达磷脂酶D的毕赤酵母工程菌株GS115/pKFS-pld,通过摇瓶单因素筛选进行发酵条件优化,确定了最佳发酵条件为:诱导产酶阶段28℃,初始pH6.5,甲醇浓度1.5%,装液量为30 mL/250 mL,250 r/min摇床培养144 h。在此优化条件下菌体量为19.6 g/L,酶活达17.8×10-7kat/g,分别是是优化前的1.38及1.44倍。同时进行了5 L规模发酵罐分批补料培养,结果表明15 mL(/L.h)速率流加甘油补料培养基6 h后,采用溶氧恒定流加法流加甲醇,诱导132 h后,菌体量及PLD活力分别达到67.4 g/L及27.3×10-7kat/g,是摇瓶发酵水平的3.44倍及1.53倍。     

甜蛋白Monellin在毕赤酵母中的表达及响应面法优化发酵培养基

根据毕赤酵母密码子偏好,人工合成了单链甜蛋白Monellin基因,构建了胞内表达载体pPICZA-Mon,重组载体经SacI线性化后,电击转入毕赤酵母GS115,转化子经PCR分析鉴定后通过甲醇诱导实现了甜蛋白Monellin在毕赤酵母中的胞内表达.采用Design Expert 7.0软件,利用响应面法对毕赤酵母盐培养基进行优化.首先用Plaekett-Burman方法研究发酵培养基各成分对响应值的影响,结果表明酵母提取物、硫酸钙和磷酸缓冲液为3个主要因素;利用最陡爬坡法逼近最大响应区域;最后通过中心组合设计和响应面分析得到最优培养基组成为0.6%酵母提取物,0.03%硫酸钙,0.45%硫酸镁,4%甘油,1.25%硫酸铵,7.7%100mmol/L磷酸缓冲液(pH值为6.0).在优化培养基条件下,工程菌生物量增加0.5倍,蛋白表达量提高近60%.     

人源Ⅲ型胶原蛋白在毕赤酵母中的多拷贝重组表达、鉴定及抗氧化活性分析

胶原蛋白在人体内有重要作用,并且在食品、保健品、医疗等方面有广泛应用。该研究针对毕赤酵母的密码子偏好性对人源Ⅲ型胶原蛋白基因进行了密码子优化,在此基础上构建了人源Ⅲ型胶原蛋白单串联、二串联和二串联四拷贝表达载体pPIC9K-COL3-S、pPIC9K-COL3-2和pPIC9K-COL3-4,转化毕赤酵母GS115实现了人源Ⅲ型胶原蛋白的整合表达,获得了胶原蛋白单串联、胶原蛋白二串联和胶原蛋白二串联四拷贝的毕赤酵母工程菌株。对pPIC9K-COL3-S、pPIC9K-COL3-2重组菌株进行了摇瓶模拟高密度发酵,甲醇诱导浓度为0.5%,经SDS-PAGE和Western Blot检测,重组菌株成功表达了重组胶原蛋白,其中单串联蛋白表观分子量约为26.7 ku,双串联蛋白表观分子量约为52.3 ku。四拷贝重组菌株在0.5%甲醇诱导下的高密度摇瓶发酵产量最高,在最佳诱导时间为72 h时,蛋白产量达到约0.45 g/L。通过镍柱纯化后获得高纯度重组蛋白,抗氧化活性实验表明,重组胶原蛋白DPPH自由基清除率达到51.49%、ABTS自由基清除率达到41.24%,证明具有抗氧化活性,为其在食品,保健品和医疗领域的应用提供理论依据。     

The effect of ethanol and acetate on protein expression in Pichia pastoris

Pichia pastoris is an excellent host for high-level heterologous gene expression, but there is still much interest in improving the productivity of recombinant protein production. P. pastoris produces a small amount of ethanol as a by-product during the glycerol fed-batch phase and the mixed-feed induction phase (glycerol-methanol) of high cell density fermentations, regardless of the phenotype (Mut+, Mut(s), or Mut-). We have nvestigated ethanol repression of the AOX1 promoter using strains, GS115 (Mut+) and MC100-3 (Mut-), expressing an AOX1-lacZ fusion. The addition of 10 mg l(-1) ethanol at the start of methanol induction delayed beta-galactosidase production and methanol utilization for four hours in shake flask experiments. When ethanol and acetate were added together, all of the ethanol was converted to acetate, which also represses the AOX1 promoter. The effects of ethanol and acetate on protein expression in P. pastoris at shake flask and fermentor conditions are discussed.     

Decrease of hirudin degradation by deleting the KEX1 gene in recombinant Pichia pastoris

Our previous study on recombinant hirudin production in Pichia pastoris demonstrated that, although the total productivity of hirudin was fairly high, its degradation was still severe, even if many engineering methods were applied to improve cell viability and reduce the release of intracellular proteinases. In this work, a pop-in/pop-out method, replacing the auxotrophic marker ARG4 gene with the resistant marker sh ble gene, was used to delete the KEX1 gene to reduce hirudin degradation in P. pastoris GS115Hir. Using this strategy, hirudin degradation was greatly decreased. At the same wet cell weight and cell viability, the percentage of intact hirudin Hir65 in total hirudin in strain GS115HirDeltakex1 was always kept as high as 90% in the initial stage of the methanol fermentation phase and above 62% even in the later stage of the methanol fermentation phase, whereas the percentage for the undeleted strain GS115Hir was only about 40% in the whole methanol fermentation phase. As a result, the intact hirudin Hir65 concentration could maximally reach 2.4 g/l in GS115HirDeltakex1 while it was only 1.1 g/l in GS115Hir.