嗜热古菌高温酸性淀粉酶基因合成和大肠杆菌中的表达

BD5088是来源于1种嗜热球菌Thermococcus sp.的高温酸性α-淀粉酶的人工突变体,研究中根据BD5088基因的氨基酸序列,经密码子优化,用2步PCR法合成去信号肽后的成熟肽基因。该基因全长1311bp,由436个氨基酸组成。现将其克隆到大肠杆菌的表达载体pET30a上,在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,表达出的目的蛋白分子量约为48ku,大小与理论值一致,经过Ni+树脂纯化,得到纯化后的重组酶BD5088。重组α-淀粉酶BD5088具有α-淀粉酶的活性,最适反应温度范围为70～85°C,最适反应pH值为5.6～6.0,在100℃下酶活性半衰期约30min。活性不依赖于Ca2+。本研究为该基因在毕赤酵母中的表达和基因的定向进化改造打下了基础。     

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     

中度嗜盐菌Bacillus sp.XJ1-05 α-淀粉酶基因的克隆和原核表达

本实验室从新疆盐湖分离得到一株产α-淀粉酶中度嗜盐菌Bacillus sp.XJ1-05,根据已报道的α-淀粉酶基因(α-AMY)序列的保守区域设计引物,从中度嗜盐菌Bacillus sp.XJ1-05基因组中扩增出α-淀粉酶基因片段,将α-淀粉酶基因纯化后克隆到pGM-T载体上测序,结果表明α-淀粉酶基因片段长约1500bp,与地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis的α-淀粉酶基因序列的同源性为95%,两种序列具有一定的同源性。按正确的阅读框架将α-淀粉酶基因片段定向克隆到表达载体pET-32a上,将重组质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3)菌株,经IPTG诱导表达,SDS-PAGE电泳表明,α-淀粉酶基因能在大肠杆菌BL21中成功表达,确定表达蛋白的相对分子量为61kD左右,与理论推导的分子量相一致;构建的大肠杆菌工程菌,所产生的α-淀粉酶是包涵体,通过超声波粉碎仪粉碎后,测α-淀粉酶酶活为原菌的1.8倍。     

耐酸性高温α-淀粉酶突变基因在大肠杆菌中的表达及酶学性质研究

利用表达载体pET-30a,实现了去信号肽的耐酸性高温α-淀粉酶突变基因amyd及未突变的高温α-淀粉酶基因amy在大肠杆菌BL21(DE3)中的高效表达。经多步纯化,重组酶AMY及AMYD的比活分别达到312.7U/mg蛋白和354.6U/mg蛋白,纯化倍数分别为75.90和83.83,获得凝胶电泳条带单一的蛋白样品,经SDS-PAGE检测,AMY及AMYD酶分子质量均为63.5ku。重组酶AMY的最适温度80℃,最适反应pH为6.5,在温度低于90℃,反应pH5.5~7时,酶活较稳定。重组酶AMYD的最适温度80℃,最适反应pH为4.5,在温度低于90℃,反应pH4.0~6.5时,酶活较稳定。     

Geobacillus sp.A27的分离筛选及其淀粉酶酶学性质研究

用淀粉平板透明圈法,从分离自腾冲热泉的高温菌中筛选到一株产胞外淀粉酶的菌株,经16sRNA序列比对,在Genbank中与Geobacillus sp.sbs4s有99%同源性,定名为Geobacillus sp.A27。该菌最适生长温度为60～65℃,在LB培养基上不生长,但能在以淀粉为唯一碳源的培养基上生长,并能将来自植物种子、根茎的淀粉质底物水解为以麦芽二糖为主的麦芽寡糖。Geobacillus sp.A27菌株产生的胞外α-淀粉酶最适pH5.6,最适温度70℃。金属离子Fe3+、Cu2+、EDTA对酶活有显著抑制作用,推测AmyA27可能属于金属酶。粗酶液经饱和硫酸胺沉淀、无水乙醇沉淀、8%分离胶的SDS-PAGE电泳和蛋白质复性,确定该淀粉酶分子量为67kD。     

古细菌Pyrococcus furiosus高嗜热α-淀粉酶基因在大肠杆菌中的分泌表达

该文将大肠杆菌表达载体pKK223—3中含tac启动子的片段以BamH I、EcoR I酶切后接入表达载体pET28a中，构建成新的表达载体pE tac，通过PCR扩增获得p.furiosus胞外α-淀粉酶完整结构基因，接入PEtac中，转化大肠杆菌JM109。在IPTG诱导下，转化子周质中能测出明显酶活，证明Pyrococcus furiosus的胞外α-淀粉酶能在自身信号肽引导下分泌到大肠杆菌细胞周质中。重组酶最适pH为4．5，最适温度为95℃，重组酶经121℃保温1h，酶活仍能保持50%以上，性质与由p.furiosus自身分泌的胞外α-淀粉酶相似。     

超嗜热细菌Thermotoga maritima酯酶Tm1350克隆、表达及其酶学性质研究

以超嗜热细菌Thermotoga maritima基因组DNA为模板,通过PCR法扩增酯酶Tm1350基因,构建重组质粒p ET15b-Tm1350,在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中实现表达,并采用p-NPA方法测定其酶活性。研究结果表明,酯酶Tm1350可以水解不同碳链长度(10C)的对硝基苯酚酯,其中对硝基苯酚戊酸酯(p NP-C5)是该酶最适合底物;该酶最适反应温度和p H分别为70℃和6.5,90℃处理5h,仍有50%以上的酶活力,具有较强的热稳定性。酯酶Tm1350对金属离子、抑制剂、变性剂和有机溶剂具有较强的抗性。     

Thermotoga neapolitana α-葡萄糖苷酶基因克隆及表达

本文拟克隆新阿波罗栖热袍菌(Thermotoga neapolitana DSM 4359)的一种α-葡萄糖苷酶基因(TNAG),其GenBank注册号为lcl27401。首先以T.neapolitana DSM 4359基因组DNA为模板,通过PCR扩增目的基因并完成T克隆,在NCBI数据库中比对结果表明:目的基因与Thermotoqa sp.RQ2等氨基酸序列相似度高于99%。再将目的基因连接至表达载体pET-32a(+),并导入大肠杆菌Rosetta中用IPTG诱导表达。SDS-PAGE显示表达蛋白的大小约为72KDa。热纯化后酶液测活反应的最适温度为80℃,最适pH在5.0左右。     

樟绒枝霉α-淀粉酶在毕赤酵母中的高效表达及在麦芽糖浆制备中的作用

从嗜热真菌樟绒枝霉(Malbranchea cinnamomea)中克隆α-淀粉酶基因McAmyA,并在毕赤酵母GS115中高效表达,经高密度发酵至168 h时,胞外酶活力达到13 440. 6 U/mL。重组α-淀粉酶McAmyA粗酶液经QSFF强阴离子交换层析纯化得到电泳级纯酶,比酶活力为1 230. 2 U/mg。酶学性质研究表明,重组α-淀粉酶McAmyA的最适pH和最适温度分别是6. 5和65℃。以淀粉液化液为底物,在温度60℃,加酶量120 U/g,水解24 h的条件下,重组α-淀粉酶McAmyA水解液化液,制备得到麦芽糖含量为50. 0%(质量分数)的麦芽糖浆。该真菌α-淀粉酶在毕赤酵母中表达水平高,具有很大的应用潜力。     

Picrophilus Torridus嗜热酯酶的克隆表达及性质研究

目的目的以Picrophilus torridus DSM9790基因组为模板,克隆嗜热酯酶EstPt 1的基因,实现其在大肠杆菌BL21(DE3)中的表达,并对重组EstPt 1进行酶学性质表征。方法利用PCR扩增,获得EstPt 1基因,连接到pET-28a(+)质粒,将重组质粒转化入大肠杆菌BL21(DE3)中,构建重组工程菌株。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),对硝基苯酚法(p NPB),薄层色谱(TLC)和高效液相色谱法(HPLC)对EstPt 1的性质进行研究。结果 EstPt 1成功表达,分子量为35 kD;最适反应温度为85℃,最适pH 9.0,有良好的热稳定性和酶活,能在24 h内完全降解5 mmol/L邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。结论重组EstPt 1有很强的高温耐受性和稳定性,以及良好的DBP降解活性。     

热纤梭菌β-葡聚糖酶基因的克隆和表达

提取热纤梭菌(Clostridium.sp)基因组DNA,首次通过PCR克隆了该菌的β-葡聚糖酶基因全长。结果表明:该基因全长1040bp,ORF为1003bp,编码334个氨基酸,计算分子质量为37.8kD,等电点为7.67。经Blast分析,该序列与热纤梭菌同源性最高(99%),而与基因库中嗜热梭菌的同源性为94%,该基因已被GenBank接受(AY225318)。用BamHⅠ和XhoⅠ双酶切目的片段和表达载体pET-30a(+)后相连接,构建重组表达载体pET-clo,并导入BL21细菌中表达。酶学特性表明:SDS-PAGE电泳在37kD左右有表达蛋白带,该工程菌最适酶活29.4U/mL,是出发菌的15倍,最适温度80℃,最适pH9。该工程菌可作为耐热性材料构建耐热性好、酶活高的杂合基因工程菌。     

Bacillus stearothermophilus麦芽糖淀粉酶在Bacillus subtilis中的重组表达及发酵优化

为了实现Bacillus stearothermophilus嗜热脂肪芽孢杆菌来源的麦芽糖淀粉酶基因amyM(EC 3.2.1.133)在枯草芽孢杆菌中的重组表达,以opt-amyM/T质粒为模板进行PCR扩增得到目的基因,与表达载体pHY300PLK进行重组连接后转入宿主菌Bacillus subtilis CCTCC M 2016536中进行表达。在TB培养基中发酵培养48 h,麦芽糖淀粉酶酶活达到250.7 U/mL。继续对重组菌氮源种类及复配、氮源质量浓度、碳源质量浓度等摇瓶发酵条件进行优化,确定其最佳产酶条件为:复合氮源为酵母浸膏25 g/L和大豆蛋白胨5 g/L、葡萄糖5 g/L、培养基初始pH 6.5、最适培养温度41℃;在此条件下麦芽糖淀粉酶酶活可达396.7 U/mL,是优化前的1.6倍。在此基础上进一步对麦芽糖淀粉酶进行酶学性质进行测定:麦芽糖淀粉酶最适温度为60℃,最适pH为5.5,半衰期为325 h,Km为0.95 g/L,比活为2646 U/mg。     

嗜热细菌莱廷格热袍菌TMO普鲁兰酶TMP在大肠杆菌中的原核表达与酶学性质

利用PCR技术从嗜热细菌莱廷格热袍菌TMO中扩增得到普鲁兰酶TMP的基因(Tlet_1262),将该基因克隆至表达载体p ET15b,并经IPTG诱导在大肠杆菌BL21-Coden Plus(DE3)-RIL中实现可溶性表达。通过80℃热处理和镍柱亲和层析两步纯化,得到纯化重组酶。SDS-PAGE分析表明:该酶分子质量为97.0 ku。酶学性质研究表明,该酶最适反应温度90℃,最适p H 5.4。在最适反应温度90℃处理150 min,酶活力稳定在80%以上。普鲁兰酶TMP具有较强的耐酸性,在90℃高温和p H 5.0的酸性条件处理20 h,仍保持50%以上的活性。该酶对金属离子和变性剂SDS、尿素、Tween80和Trtion-X100具有一定抗性。还原剂DTT(0.5,5 mmol/L)对该酶活性具有明显激活作用,分别提高酶活18%和28%。在此基础上,利用重叠PCR构建普鲁兰酶TMP点突变体C501S、C649S和C704S。通过动力学分析,点突变体C649S催化普鲁兰糖和可溶性淀粉底物的效率(kcat/Km)相对于野生型分别提高37.8%和40.8%。由此推测C649位点可能与普鲁兰酶TMP催化功能密切相关。     

组成型分泌表达嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶的重组粪肠球菌的构建

该研究以高效组成型启动子P10替换pSIP401-gtamyhds中诱导型启动子,构建重组载体pSIP401Z-gtamyhds,并以其为基础框架,分别导入粪肠球菌（Enterococcus faecalis）来源的8种信号肽（s1～s8）,采用电转化法将信号肽筛选载体转入具有优良益生特性的粪肠球菌EXW27,构建组成型分泌表达嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy的重组粪肠球菌。以发酵上清液中α-淀粉酶活性为评价指标,对8种信号肽进行筛选,并对嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy进行分离纯化和酶学性质研究。结果表明,信号肽s7对嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy的分泌效率最高,发酵上清液中α-淀粉酶活性达到310 U/mL。重组Gt-amy的最适反应pH值为5.0,在pH 4.0～8.0范围内具有较好的稳定性,最适反应温度为80 ℃,于80 ℃的半衰期为3 h,在40 ℃条件下反应3 h,对玉米淀粉的降解率可达55.8%。     

重组枯草芽孢杆菌α-淀粉酶基因工程菌构建与表达

根据GenBank枯草芽孢杆菌α-淀粉酶基因序列设计引物,以枯草芽孢杆菌基因组为模板,PCR克隆α-淀粉酶基因(amy),将α-淀粉酶基因插入穿梭表达载体pP43C,构建重组质粒pP43Camy。随后将重组质粒转化八种蛋白酶缺陷的宿主枯草芽孢杆菌WB800,经筛选获得重组枯草芽孢杆菌α-淀粉酶基因工程菌WB800/pP43Camy1026,工程菌摇瓶发酵酶活力达960U。性质研究表明,重组α-淀粉酶的最适作用温度为70℃,最适反应pH为6.0,具有良好的应用潜力。     

一种中性普鲁兰酶的高效表达及重组酶在粉丝制作中的应用

为获得适合粉丝制作工艺的普鲁兰酶,研究了嗜热脂肪土芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)普鲁兰酶基因Gs P在不同枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)宿主菌中的表达及重组酶的应用效果。分别以淀粉酶基因缺失的枯草芽孢杆菌1A717和蛋白酶基因缺失的菌株WB600为宿主菌,构建了表达Gs P的重组菌,酶活检测和SDS-PAGE分析表明,两种重组菌产生的普鲁兰酶均为胞外酶,分别命名为Gs P1a和Gs Pwb。两种重组酶分别用于粉丝制作,以Gs P1a处理的芡糊制作的粉丝成品断条率接近于0,由Gs Pwb处理的芡糊制作的粉丝断条率高于前者,这可能与宿主菌WB600在发酵过程中产生的α-淀粉酶有关。该研究表明,中性普鲁兰酶是粉丝制作中明矾的理想替代物,酶液中α-淀粉酶活性的去除有利于其应用性能的提升。     

极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA在枯草芽孢杆菌中的高效分泌表达

为探索极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis WB600）中的高效分泌表达条件,对来源于枯草芽孢杆菌的9?种Sec分泌途径信号肽进行筛选,结果显示信号肽YfkN的引导分泌效率最高。在此基础上,为进一步优化PFA的分泌表达,对信号肽YfkN的Ile3和Gln4进行饱和突变,并比较不同突变体的引导分泌效率。结果表明突变体I3G/Q4R的引导分泌效率最高,重组枯草芽孢杆菌的胞外α-淀粉酶活力高达715?U/mL。重组α-淀粉酶PFA的最适反应pH值为5.0,最适反应温度为100?℃,于100?℃的半衰期长达13?h,并且不依赖于Ca2＋。结果表明,采用信号肽I3G/Q4R,极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA能够在枯草芽孢杆菌中高效分泌表达,这有利于其在淀粉液化工艺中的应用。     

重组嗜热乳糖酶在毕赤酵母中的表达、纯化与活性分析

为获得耐高温的重组乳糖酶,PCR扩增激烈热球菌(Pyrococcus furious)乳糖酶基因、构建毕赤酵母分泌型表达载体pPICZαA/Lac并转化毕赤酵母X-33菌株。重组酵母转化子经甲醇诱导,重组嗜热乳糖酶实现了分泌表达并经蛋白印迹验证。纯化前上清液中乳糖酶总活力高达125 U/mL,经镍亲合纯化得重组酶,SDS-PAGE显示其纯度在95%以上,比活力1 800 U/mg,该酶最适温度在105℃左右且热稳定性好,具有很强的水解乳糖能力。     

一株嗜热菌产耐热木聚糖酶对馒头品质和保质期的影响

研究嗜热细菌Geobacillus sp. PZH1产耐热木聚糖酶对馒头品质及保质期的影响作用。从嗜热细菌Geobacillus sp. PZH1制备木聚糖酶,添加到面粉中制作馒头,观察其对馒头品质和保质期的影响。结果表明：在馒头中添加适量的耐热木聚糖酶,能明显降低馒头的持水性,提高面筋网络的弹性,改变面团的加工及稳定性能,增大馒头体积,并能有效抑制馒头中细菌的生长,延长馒头的保质期。     

海洋细菌低温葡萄糖氧化酶基因克隆及其在大肠杆菌中的表达

为解决细菌葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)活力较低的问题,提取和纯化了实验室保藏海洋细菌Citrobacters sp. 8-III的基因组DNA,并与现存GOD基因比对获得目的序列,以此序列为模板获得GOD基因。将人工合成并密码子优化的GOD基因亚克隆至载体p ET28a(+),构建重组表达载体p ET28a(+)-GOD并转化到E. coli BL21(DE3)中实现表达。经镍柱亲和层析得到较纯的重组GOD,并对其进行酶学性质研究。实验成功构建了产GOD的E. coli BL21(DE3)/p ET-28a(+)-GOD,目的蛋白约46 k Da。重组GOD酶活为2. 04 U/m L,该酶最适作用温度为25℃;最适作用p H为6. 0; K~+、Ni~(2+)对GOD的活性有明显促进作用;重组GOD添加至饲料中可加快雏鸡生长,且具备一定防腐功效。该研究首次将海洋细菌GOD基因导入大肠杆菌中,开拓GOD外源表达新的宿主。同时重组GOD具备低温酶特性,为其在饲料添加剂和低温领域应用奠定了基础。