生物转化法应用重组谷氨酰转肽酶合成L-茶氨酸

构建了一个高效表达大肠杆菌来源的GGT重组质粒pET28a-GGT并转化E.coliBL21（DE3）,工程菌株经0.2mmol/LIPTG,20℃诱导表达8h,粗酶液的酶活达到1.5U/mL,大约是出发菌株E.coliK-12的26倍。工程菌粗酶液以267mmol/LL-谷氨酰胺和2.0mol/L乙胺作底物,37℃、pH10.0条件下反应4h,L-茶氨酸的生成量达到26.9g/L,L-谷氨酰胺的转化率为57.8%。      

生物转化法应用重组谷氨酰转肽酶合成L-茶氨酸

构建了一个高效表达大肠杆菌来源的GGT重组质粒pET28a-GGT并转化E.coli BL21 (DE3),工程菌株经0.2mmol/L IPTG,20℃诱导表达8h,粗酶液的酶活达到1.5U/mL,大约是出发菌株E.coli K-12的26倍.工程菌粗酶液以267mmol/L L-谷氨酰胺和2.0mol/L乙胺作底物,37℃、pH10.0条件下反应4h,L-茶氨酸的生成量达到26.9g/L,L-谷氨酰胺的转化率为57.8%.     

全细胞催化合成L-苯基乳酸重组大肠杆菌的构建

苯基乳酸是一种新型天然广谱抑菌物质,L-乳酸脱氢酶是微生物转化苯丙酮酸合成L-苯基乳酸的关键酶,通过构建过量表达L-乳酸脱氢酶的重组大肠杆菌,提高大肠杆菌合成L-苯基乳酸(苯基乳酸,phenyllactic acid,PLA)的能力。以Bacillus megaterium Z2013513基因组为模板,经PCR扩增得到L-乳酸脱氢酶基因,连接表达载体p ET-28a(+)并导入到大肠杆菌BL21(DE3),获得重组大肠杆菌BL21(DE3)/p ET-28a-ldh L。SDS-PAGE电泳和酶活分析表明,约在40 ku处出现显著特异性条带,粗酶液酶活力达3.4 U/mg。在37℃、200 r/min条件下,25 g/L(干重)重组大肠杆菌经60 min将70.32 mmol/L苯丙酮酸全细胞转化合成50.59 mmol/L L-苯基乳酸。由于具有较高的产物光学纯度(96.98%e.e.)和底物摩尔转化率(71.94%),表明一步生物转化法能高效地合成L-苯基乳酸。     

重组大肠杆菌E. coli BL21/pET28a(+)-mle产苹果酸乳酸酶发酵条件的优化

该研究以实验室构建的重组大肠杆菌E. coli BL21/pET28a(+)-mle为研究对象,以L-乳酸量为评价指标,通过单因素和正交试 验研究了诱导温度、培养基起始pH值、异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷（IPTG）浓度和诱导时间对重组大肠杆菌E. coli BL21/pET28a (+)-mle分泌表达苹果酸乳酸酶（MLE）的影响。 结果表明,重组大肠杆菌E. coli BL21/pET28a(+)-mle分泌表达苹乳酶的最佳培养条件 为培养基起始pH值为5.9,诱导温度为28 ℃,IPTG 浓度0.6 mmol/L,诱导时间3 h。 在此优化条件下,L-乳酸产量为2.37 g/L,较优化前 提高9.48倍。     

不动杆菌来源L-天冬氨酸-β-脱羧酶的表达与酶学性质分析

L-天冬氨酸-β-脱羧酶(L-aspartate-β-decarboxylase,Asd)催化L-天冬氨酸脱羧生成L-丙氨酸,该研究对Acinetobacter radioresistens来源的Asd酶进行酶学性质解析,为工业生产L-丙氨酸提供参考。构建表达质粒pET28a-ArAsd,转化大肠杆菌E. coliBL21(DE3)实现ArAsd基因的异源表达。利用亲和层析纯化获得携带His标签的纯酶后进行酶学性质研究,并考察重组菌底物、产物耐受的能力。结果表明,重组酶比酶活力为753 U/mg,其最适催化温度为55℃,最适反应pH为4. 5,在40～45℃、pH 6. 0～7. 0条件下较稳定,45℃处理3 h酶活力剩余70%左右,pH 7. 0处理12 h酶活力剩余90%左右。产物L-丙氨酸浓度超过500 mmol/L时重组菌细胞酶活力有明显降低,底物L-天冬氨酸对重组菌细胞催化活性有促进作用。该研究首次在E. coli中异源表达Acinetobacter radioresistens来源Asd酶,其比酶活力高于目前已有报道的Asd酶,具有一定的工业应用潜力。     

白丝北里孢菌L-谷氨酸氧化酶的异源表达及酶学性质分析

为实现从L-谷氨酸到α-酮戊二酸（α-ketoglutaric acid,α-KG）的高效生物转化,将来源于白丝北里孢菌（Kitasatospora setae KM-6054）的L-谷氨酸氧化酶（L-glutamate oxidase,LGOX）在大肠杆菌（Escherichia coli）中实现异源表达,并研究其酶学特性。根据LGOX的氨基酸序列和大肠杆菌系统偏好性合成LGOX全基因序列,并通过pET28a（＋）/DE3系统在大肠杆菌中实现了功能表达。诱导剂异丙基硫代半乳糖苷（isopropyl-β-D-thiogalactoside,IPTG）终浓度为0.1?mmol/L,20?℃诱导18?h,重组大肠杆菌粗酶液酶活力可达49.10?U/mL。亲和层析获得酶比活力为45.98?U/mg纯酶,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳条带显示蛋白分子质量大小约为70?kDa。酶学性质研究表明：其最适反应温度和pH值分别为40?℃和6.0;Km值为1.23?mmol/L,Vmax值为76.24?μmol/（min·mg）,L-谷氨酸为该酶的最适底物。本研究确定了LGOX在E.?coli?BL21中的异源表达及酶学特性,为生物转化合成α-KG提供了新的参考途径。     

基因共表达对人源LysoPLD异源可溶性表达、纯化及酶学性质的影响

目的:为实现人源溶血磷脂酶D（LysoPLD）的原核异源可溶性表达。方法:通过NCBI检索,确定人源LysoPLD基因序列（GenBank: L46720.1）。采用密码子优化后的序列,克隆至pET-28a表达载体中,采用共表达麦芽糖结合蛋白融合标签（MBP）和共表达促蛋白正确折叠分子伴侣触发因子Trigger factor（tig）两种方式提高LysoPLD蛋白在大肠杆菌中的异源可溶性表达,建立对应蛋白的纯化工艺包括离子柱纯化,硫酸铵盐析,疏水柱纯化,淀粉树脂柱（Amylose Resin）纯化,分离纯化获得的重组酶,经聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）测定蛋白纯度,以对羟基棕榈酸酯为底物对比两种蛋白的酶学性质。结果:成功构建载体pET28a-MBP-LysoPLD和pET28a-pTF16-LysoPLD,并获得工程菌BL21（DE3）-pET28a-MBP-LysoPLD和BL21（DE3）-pET28a-pTf16-LysoPLD。BL21（DE3）-pET28a-MBP-LysoPLD经0.6 mmol/L异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）低温诱导过夜可获得上清表达的MBP-LysoPLD蛋白;BL21（DE3）-pET28a-pTf16-LysoPLD在含有0.5 μg/mL L-Arabinose的LB培养基中培养,经0.1 mmol/L IPTG低温诱导表达,可获得可溶性表达的LysoPLD蛋白,经纯化,酶纯度可大于80%。以对羟基棕榈酸酯为底物,对比两种方法得到的蛋白的酶学性质,发现二者催化反应的最适温度、最适pH、最适Ca2+浓度、比酶活基本一致。结论:两种基因共表达方式都可实现人源LysoPLD的在大肠杆菌中的可溶性表达,且酶学性质基本相同。     

特基拉芽孢杆菌L-天冬氨酸α-脱羧酶的异源表达及高密度发酵

L-天冬氨酸α-脱羧酶（L-aspartate α-decarboxylase,PanD）能选择性脱去L-天冬氨酸的α-羧基生成β-丙氨酸,具有重要的工业应用价值。以特基拉芽孢杆菌（Bacillus tequilensis）PanD37的基因组为模板,扩增PanD表达基因panD,构建表达质粒pET32a（＋）-panD,转入Escherichia coli BL21（DE3）成功实现异源表达。利用摇床和发酵罐优化培养条件实现高密度发酵,确定最佳培养条件为：37?℃培养8?h,加入终浓度0.5?mmol/L的异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside,IPTG）降温至26?℃诱导,采用葡萄糖为碳源并控制初始质量浓度为5?g/L,发酵过程中采用pH-stat方式补料。在此基础上利用5?L发酵罐进行发酵产酶,酶活力最高可达1?109.8?U/mL,OD600?nm达到106.3。全细胞催化100?g/L?L-天冬氨酸,反应10?h物质的量转化率为99.2%。构建的重组菌经发酵优化后具有较高的细胞浓度和PanD活力,为生物法β-丙氨酸的工业化生产与应用提供理论支持。     

基于支持向量机的重组大肠杆菌产脂肪酶MAS1的发酵建模与优化

该研究以来源于海洋放线菌（Streptomyces sp.）W007脂肪酶MAS1为研究对象,将其在大肠杆菌BL21（DE3）中表达并优化了发酵条件。首先,通过单因素实验确定重组大肠杆菌表达脂肪酶的最佳诱导时间为对数生长后期,最佳异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）浓度为0.6 mmol/L,最佳诱导pH值为6.5,最佳诱导温度为20 ℃。然后,用R语言rsm包设计Box-Behnken试验,并在7 L发酵罐中进行发酵试验以得到Box-Behnken实验数据。最后,通过支持向量机（Support Vector Machines,SVM）-遗传算法（Genetic Algorithm,GA）计算得到重组大肠杆菌BL21（DE3）表达脂肪酶MAS1的最优发酵条件：IPTG浓度为0.65 mmol/L、诱导温度23 ℃、诱导pH值为6.7时,理论脂肪酶MAS1酶活力为2 276.99 U/mL。在7 L发酵罐中,使用优化后的发酵条件进行重组大肠杆菌BL21（DE3）培养时,得到最大脂肪酶MAS1酶活力为2 316.02 U/mL,比未优化之前（1 733.33 U/mL）提高了33.61%。上述结果表明SVM-GA在重组大肠杆菌发酵条件优化方面具有较好的性能,为脂肪酶MAS1的高效制备提供了一定的研究依据。     

人乙醛脱氢酶2与NusA的融合表达

通过将乙醛脱氢酶2（acetaldehyde dehydrogenase 2,ALDH2）与NusA-tag融合表达,以获得能够在大肠杆菌中可溶性表达并且具有较好活性的重组蛋白。首先,根据Aldh2的基因序列设计引物,引入EcoRI和XhoI的酶切位点,聚合酶链式反应扩增出Aldh2基因片段,连接到pMD19-T-simple载体,并转化到大肠杆菌DH5α菌株。测序正确后,双酶切处理,将Aldh2基因片段克隆到表达载体pET44b（＋）上NusA-tag下游的EcoRI和XhoI酶切位点之间,得到pET44b（＋）-NusA-Aldh2重组载体,转化入大肠杆菌BL21（DE3）菌株。经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside,IPTG）诱导,表达的融合蛋白具有良好的溶解性,主要存在于上清液中。融合蛋白的最优表达条件为IPTG浓度0.25 mmol/L、诱导温度37 ℃、诱导时间3 h。重组蛋白的最适反应温度为37 ℃,在pH 7.0时达到最好的催化效果。不同金属离子如Ca2＋、K＋、Na＋、Mg2＋、Mn2＋都对酶有激活作用,且Mg2＋效果最好,最佳的酶活性为1.64 U/mL。而野生型ALDH2在大肠杆菌中表达时完全以无活性的包涵体形式存在,复性后得到的酶活性为1.43 U/mL。本研究通过引入NusA进行融合表达,实现了ALDH2在大肠杆菌中的可溶性表达,且重组蛋白的活性优于包涵体复性蛋白。这些结果表明利用NusA进行融合表达是制备重组ALDH2的一个良好方法。     

大肠杆菌O157志贺毒素1胶乳凝集试剂的研制

根据大肠杆菌933W志贺毒素1(STX1)基因的序列,设计合成寡核苷酸引物,以国内分离的大肠杆菌O157菌株94H的DNA为摸板,经PCR扩增志贺毒素1A亚基基因,扩增的基因克隆到原核表达载体pET-28a,在E.coliBL21中进行表达。用表达的STX1A产物免疫兔子,制备STX1A抗血清,从中提取IgG。合成胶乳,用提取的IgG与胶乳交连反应,研制出了敏感和简便的检测大肠杆菌O157STX1产生的胶乳检测试剂。     

古细菌Pyrococcus furiosus嗜热α-淀粉酶基因在大肠杆菌中的表达

用PCR方法从嗜热古细菌Pyrococcusfuriosus的基因组DNA中扩增出胞外α 淀粉酶完整结构基因 ,插入表达载体pET2 8a中构建成质粒 pET amy(sig+) ,以质粒pET amy(sig +)为底物扩增出不含信号序列的α 淀粉酶成熟肽基因片断 ,获得质粒 pET amy(sig ) ,将重组质粒分别转化大肠杆菌BL2 1 (DE3)。在T7启动子和lac操纵子控制下 ,通过IPTG的诱导在重组大肠杆菌细胞内分别表达出含信号肽和不含信号肽的融合蛋白。其中不含信号肽的融合蛋白具有与P .furio sus产生的胞外α 淀粉酶相似的酶学性质 :最适pH为 5 .0 ,最适温度约为 95℃ ,在 1 2 1℃下热处理 1h酶活仍能保持 50 %以上 ;含信号肽序列的基因的表达产物不能测到酶活     

嗜碱耐盐芽孢杆菌乙醛脱氢酶基因aldC的克隆及组氨酸融合酶蛋白的表达

应用PCR扩增嗜碱耐盐芽孢杆菌乙醛脱氢酶基因aldC,重组至原核表达载体pET30b（＋）,转化大肠杆菌BL21（DE3）,诱导表达的重组乙醛脱氢酶在碳端含有一个组氨酸标签。SDS-PAGE考察蛋白的表达量和亚基分子量,并对Km值进行了考察。成功构建了pET30b-aldC原核表达质粒;诱导表达了亚基分子量约为56 kDa的组氨酸融合蛋白;乙醛脱氢酶活性比对照菌增加了约3.5倍;Km值为2.874 mmol/L。成功克隆并诱导表达了含组氨酸标签的嗜碱耐盐芽孢杆菌乙醛脱氢酶基因aldC。     

共表达木聚糖酶和木糖还原酶生产木糖醇的研究

运用PCR技术扩增出短小芽孢杆菌木聚糖酶A基因,构建分泌型重组质粒pET22-xynA,并构建木糖还原酶重组质粒pET28-xyl1。利用双抗生素抗性将pET22-xynA和pET28-xyl1在E.coliBL21(DE3)plysS中共表达,鉴定了木聚糖酶和木糖还原酶的活性。此外,还对其利用木聚糖生产木糖醇做了初步研究,为将来直接应用玉米芯等农副产品生产木糖醇奠定了基础。     

中性蛋白酶基因在大肠杆菌中诱导表达条件的研究

采用PCR方法从枯草芽孢杆菌中扩增得到中性蛋白酶基因npr,与表达载体pET-22b(+)连接构建成重组质粒pET22b-npr,转化大肠杆菌BL21得到重组工程菌株。经IPTG诱导,其所含有的中性蛋白酶基因可高效表达。研究不同的表达条件对中性蛋白酶表达水平的影响,发现当培养液的OD_(600)值达到0.6～0.8时,添加诱导剂IPTG至终浓度为0.8 mmol/L,28℃诱导7h,重组工程菌中性蛋白酶的表达量最高,SDS-PAGE电泳结果显示出明显的分子质量约43 ku的特异性蛋白条带。     

Aspergillus ficuum内切菊粉酶基因在大肠杆菌中表达

研究内切菊粉酶基因在大肠杆菌中表达,利用基因工程的原理和方法,将来源于Asper-gillus ficuum JNSP5-06的内切菊粉酶基因(endoI)克隆到pET-28a(+),并在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达。重组菌经IPTG诱导后对表达产物进行酶活检测和酶水解产物分析。结果表明已成功构建表达载体pET28a-endoI,表达后的粗酶活为35 U/mL发酵液;重组酶水解菊粉的产物经TLC分析证实酶液具有内切菊粉酶活性,水解产物主要为低聚二糖、三糖和四糖。为其应用和工业化生产奠定基础。     

Cloning of alanine racemase genes from Pseudomonas fluorescens strains and oligomerization states of gene products expressed in Escherichia coli

Bacterial alanine racemase (EC 5.1.1.1) is a pyridoxal 5'-phosphate-dependent enzyme. Almost all eubacteria known to date possess a biosynthetic alr gene and some bacteria have an additional catabolic dadX gene. On the basis of the subunit structure, alanine racemases are classified into two types, monomeric and homodimeric. Alanine racemase genes were cloned from two distinct Pseudomonas fluorescens strains, the psychrotrophic TM5-2 strain and the soil-borne LRB3W1 strain, by means of complementing an Escherichia coli alanine racemase-deficient mutant. From the cloning results, both strains are likely to possess only one alanine racemase gene, dadX, in the same manner as the other P. fluorescens strains. Gene organization surrounding the dadX gene is highly conserved among Pseudomonas strains. The gene for D-amino acid dehydrogenase is located adjacent to the dadX gene in both strains. The DadX alanine racemases were expressed in E. coli as C-terminal His-tagged fusion proteins and purified to homogeneity. The catalytic activity of LRB3W1 DadX was higher than that of TM5-2 DadX. The association states of P. fluorescens DadX subunits in the E. coli alanine racemase-deficient mutant were analyzed by gel filtration chromatography. Alanine racemase subunits were demonstrated to exist as both monomers and dimers. The enzyme was in a monomer-dimer equilibrium, and the catalytic activity of the enzyme was proportional to the equilibrium association constant for dimerization.     

多糖奈瑟球菌中淀粉蔗糖酶基因的克隆及表达载体的构建

根据不同类型的奈瑟氏球菌中的淀粉蔗糖酶（amylosucrase）基因的保守序列设计引物,通过TD—PCR扩增的方法克隆出多糖奈瑟球菌ATC043768基因组中编码淀粉蔗糖酶的基因Ams2,将其与pMD～18T载体连接,得到重组质粒T—Ams2。序列测定及生物信息学分析结果表明,Ams2基因由1911个碱基组成,编码6j7个氨基酸,Ares2与多糖奈瑟球菌ATCC85322菌株的同源性达g6％,对应的氨基酸同源性为97％。将该基因插入表达质粒pET-28a中,构建重组质粒pET28a～Ares2,并在大肠杆菌BL21中诱导表达。     

Thermomyces lanuginosus ZJB09222脂肪酶基因克隆及在大肠杆菌中的表达

Thermomyces lanuginosus脂肪酶(简称TLL)是具有重要商业应用价值的脂肪酶之一。运用RT-PCR技术,从Thermomyces lanuginosus ZJB09222基因组中克隆得到885 bp脂肪酶基因cDNA序列,其结构基因编码蛋白包含292个氨基酸。将脂肪酶基因cDNA序列开放阅读框克隆到大肠杆菌表达载体pET-28b中,转化大肠杆菌BL21(DE3),构建了基因工程菌E.coli BL21/pET28b-TLL。诱导表达后SDS-PAGE电泳显示该脂肪酶分子量约为32 ku。筛选获得廉价重组菌培养基,表达条件优化结果表明,当OD600约为0.6～0.8时,加入IPTG至终浓度为0.1 mmol/L,在28℃诱导培养7 h,酶活达到41 U/mL。