双亚基丹酚酸酯酶基因的表达载体构建及其生物转化

为了实现丹酚酸酯酶的外源性表达,利用了大肠杆菌和毕赤酵母两种表达系统,原核大肠杆菌采用p ET 28a和p ET 32a构建表达载体,并对重组大肠杆菌进行分别诱导表达和共表达;真核毕赤酵母采用p PIC9K构建共表达载体,对重组毕赤酵母进行诱导表达。研究结果表明,两种体系均能诱导表达出丹酚酸酯酶,蛋白在大肠杆菌系统中得到了高效表达,但未显示出该酶活力。毕赤酵母系统可使蛋白分泌性表达,表达产物具有一定的丹酚酸酯酶活力,但表达量不高。说明大肠杆菌系统体系更为适合大量表达丹酚酸酯酶,由此提供了一种该酶的外源表达方法。     

凡纳滨对虾丝氨酸蛋白酶抑制剂的原核表达及性质研究

通过PCR扩增得到凡纳滨对虾丝氨酸蛋白酶抑制剂(SPI)基因,将其插入大肠杆菌表达载体p ET-28a,实现丝氨酸蛋白酶抑制剂在BL21(DE3)菌中以包涵体的形式大量表达。SDS-PAGE结果显示,目的蛋白分子质量约为15 ku,与预期大小一致。将包涵体溶解后,利用Ni2+亲和柱层析对重组蛋白进行纯化,得到高纯度的重组SPI。经复性后的SPI对胰蛋白酶具有较高的抑制活性。该抑制剂在90℃内加热1 h,可保留90%以上的抑制活性,且在p H 1~8范围内较稳定。该抑制剂能特异性抑制凡纳滨对虾内源性胰蛋白酶的活性。抑制动力学试验结果表明,该抑制剂是竞争性抑制剂,其抑制常数Ki为1.69×10-9mol/L。结论:重组凡纳滨对虾丝氨酸蛋白酶抑制剂具有较高的抑制活性且较稳定,经优化表达条件后有望应用于新型对虾保鲜剂。     

一株皮革脱毛用工程菌的构建及酶法脱毛应用

构建一株低胶原蛋白酶活力枯草工程菌,用于皮革脱毛并研究其脱毛特性。以Bacillus subtilis AS1.398中性蛋白酶基因为模板,聚合酶链式反应(PCR)扩增得到中性蛋白酶基因npr,并借助p HT43质粒转化至蛋白酶缺陷型宿主菌WB800N中,培养并经过1mmol/L的异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)诱导,发酵液上清经SDS-PAGE电泳证明重组蛋白表达成功,经明胶平板验证重组菌株胶原蛋白酶表达能力显著低于野生菌株AS1.398。扩大培养获得重组中性蛋白酶,对牛皮进行脱毛试验表明:重组中性蛋白酶初始脱毛速率大于野生菌株AS1.398蛋白酶;7h到达脱毛终点,且此时脱毛液中羟脯氨酸值(13μg/m L)较低;经显微及感官鉴定重组中性蛋白酶脱毛后皮块毛孔清晰可见,不损伤皮粒面。综上,重组蛋白酶可以在不损害皮质量的前提下完成脱毛过程,为酶法脱毛制革提供新的技术支撑。     

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30~40℃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Ni~(2+)、Ca~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)和Mg~(2+)均对该酶表现出不同程度的激活作用,其中Mn~(2+)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Co~(2+)对其有明显的抑制作用。     

解肝磷脂土地杆菌(Pedobacter heparinus)源唾液酸醛缩酶基因的异源表达及其活性研究

为发掘新型唾液酸醛缩酶,使其在大肠杆菌中得到高效表达,本研究首次从菌株Pedobacter heparinus中克隆疑似编码唾液酸醛缩酶的PhNeuLy3300基因片段,并构建可自主表达异源蛋白的组成型表达载体pRSF-EM5。在此基础上将克隆的目的基因分别导入该pRSF-EM5载体和常用的诱导型载体pET-30a,构建重组质粒pET30a-PhNeuLy3300和pRSF-EM5-PhNeuLy3300,经大肠杆菌表达系统异源表达目的蛋白,并进一步对两种重组蛋白酶进行电泳分析和活性研究。结果表明:编码唾液酸醛缩酶的基因片段全长为945 bp,共编码314个氨基酸残基;聚丙烯酰胺凝胶电泳显示两种重组蛋白表观分子量约为36.4 kDa,纯化后的pET30a-PhNeuLy3300重组蛋白浓度为3.29 mg/mL,证明经异源表达获得了两种重组目的蛋白酶;活性研究显示两种重组唾液酸醛缩酶均能在1 h内催化N-乙酰神经氨酸生成N-乙酰甘露糖胺,证明两种重组蛋白酶均具有较高的活性。     

木聚糖酶Xyn43A基因在大肠杆菌及毕赤酵母中的表达比较

根据木聚糖酶Xyn43A基因序列,设计特异性引物,以p MD18-T-Xyn43A重组质粒为模板克隆Xyn43A成熟肽基因,将该基因分别克隆到大肠杆菌表达载体p ET-28a和毕赤酵母表达载体p PIC9K中,分别在大肠杆菌BL21及毕赤酵母GS115中表达。重组酶在大肠杆菌中胞内表达,比酶活力可达61.43 U/mg。重组酶在毕赤酵母中分泌表达,比酶活力可达145.24 U/mg。酶学性质显示,BL21-Xyn43A、GS115-Xyn43A重组酶最适温度、p H相同均为45℃、p H 5.0。GS115-Xyn43A温度稳定性、p H稳定性均优于BL21-Xyn43A。     

胶体金免疫层析法快速检测李痘病毒的研究

用RT-PCR的方法克隆李痘病毒的外壳蛋白(CP)基因,然后将其连接到原核表达载体p ET29(a)上,得到p ET29a-PPV重组载体,然后将该载体转化大肠杆菌BL21(DE3),经过IPTG诱导PPV CP基因在大肠杆菌中得到了高效表达。回收表达蛋白后免疫家兔,获得PPV特异性抗血清,经过酶联免疫吸附法测定其效价达到3.2×104,然后采用该抗血清制备出专门检测李痘病毒的胶体金免疫试纸条,测试结果表明,该试纸条不仅特异性强、稳定性好,灵敏度也高,可以检测到1μg/m L粗提病毒和稀释100倍的病汁液,操作简便,10分钟之内即可出检测结果,特别适宜口岸检疫和田间快速诊断。     

灰产色链霉菌海藻糖合成酶的自诱导表达及两阶段温度控制发酵的优化

克隆灰产色链霉菌海藻糖合成酶基因(tres),导入大肠杆菌BL21(DE3)中高效表达,并对重组菌自诱导发酵条件进行优化。采用简并PCR的方法扩增灰产色链霉菌海藻糖合成酶基因(tres),将tres基因和表达载体p ET28a连接,构建重组质粒p ET28a-tres,将其转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,筛选重组子进行自诱导表达。利用HPLC法测定酶活研究温度对自诱导发酵海藻糖合成酶催化酶活的影响。该研究成功构建了重组大肠杆菌BL21(DE3)。重组菌自诱导表达最优发酵条件:采用两阶段温度控制,37℃培养2.5 h,25℃继续培养14 h,并添加3%乙醇,酶活达到1.29×104U/m L,与传统IPTG恒温培养方式相比酶活提高了55.25%,海藻糖得率达71%。     

酸性蛋白酶基因Asp在红曲霉中的同源表达及序列分析

从红曲霉基因组中扩增出酸性蛋白酶基因Asp的编码区,构建其同源表达载体p BC-Hygro-Asp并导入到农杆菌GV3101备用。利用根癌农杆菌介导法将重组质粒导入红曲霉,并筛选获得Asp基因同源重组转化子,实现了酸性蛋白酶基因在红曲霉中的同源表达。转化子中酸性蛋白酶基因表达量是野生型菌株的3.30倍,能达到高产酸性蛋白酶的目的。对红曲霉酸性蛋白酶基因序列进行分析,结果显示该基因产物有两个天冬氨酸蛋白酶活性位点,为亲水性分泌蛋白,不参与信号转导,且与赤曲霉酸性蛋白酶有相同进化速率。     

异源表达酸土脂环酸芽孢杆菌DnaJ基因提高大肠杆菌胁迫抗性

构建重组质粒p ET28a-Dna J,转化大肠杆菌BL21(DE3),利用IPTG诱导重组大肠杆菌表达酸土脂环酸芽孢杆菌Dna J,对重组大肠杆菌和对照大肠杆菌分别进行热及酸、碱胁迫处理,研究酸土脂环酸芽孢杆菌Dna J基因异源表达对重组大肠杆菌胁迫抗性的影响。试验结果表明,经过热、酸胁迫后,重组大肠杆菌的存活率明显高于对照菌株,而在碱胁迫条件下,两种菌株的存活率相差不大,说明酸土脂环酸芽孢杆菌Dna J基因在大肠杆菌中异源表达能显著提高宿主菌对高温及酸胁迫的抗性,为发酵工业生产中构建高产抗逆工程菌株提供基因素材和理论依据。     

碱性芽孢杆菌木聚糖酶基因的克隆及表达

本实验从广西红树林土壤中筛选出一株产木聚糖酶的耐碱菌HSL38,经过16S rDNA鉴定,其与碱性芽孢杆菌Bacillus halodurans C-125(GenBank：NC_002570.2)的同源性达到99%。参考Bacillus halodurans C-125的β-1,4-木聚糖酶基因xynA设计引物,扩增出HSL38中的β-1,4-木聚糖酶基因xyl-BH-G10,其与xynA的同源性达到99%,编码396个氨基酸残基(45.27kD),属于糖基水解酶GH10家族。将xyl-BH-G10基因与表达载体pET-30a-c(+)连接,构建重组载体,转化大肠杆菌E.coli BL21(DE3),IPTG诱导表达重组蛋白。结果表明,在最佳诱导条件下,木聚糖酶基因xyl-BH-G10在大肠杆菌细胞内高效表达,酶活力达到55.28U/mL,是原菌株HSL38发酵液酶活力的4倍。     

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。     

马奶酒样乳杆菌乳糖酶LacZ基因的克隆,原核表达及活性分析

从开菲尔粒(Kefir)中分离出1株马奶酒样乳杆菌(Lactobacillus kefiranofaciens ZW3),具有较高的乳糖酶活性,以此菌株为材料,从其基因组中克隆得到LacZ型乳糖酶基因,该基因全长2007 bp,编码669个氨基酸。随后将该基因插入原核表达载体pET-32a中转入大肠杆菌BL21(DE3)进行过量表达,获得了其重组蛋白,纯化后分析了该重组蛋白的乳糖水解活性特点。结果显示,此蛋白在50℃,pH 7.0时乳糖水解活力最高,并在30~55℃,pH 5.0~9.0的范围仍能保持50%以上的酶活力,具有良好的工业应用潜力。     

牛链球菌L-(+)-乳酸脱氢酶基因的克隆及在大肠杆菌中表达

利用PCR方法从牛链球菌(Streptococcus bovis)基因组DNA中扩增出了L(+)乳酸脱氢酶基因(ldh),并将其连接到表达载体pSE380上,得到重组质粒pSEldh,将重组质粒转化到大肠杆菌菌株JM109。利用SDS-PAGE分析ldh表达产物的分子量为36KD,重组菌株的乳酸脱氢酶酶活力为168.2U/mL,最适反应温度25℃,最适作用pH为5.0,重组质粒的稳定性达99.9%。     

杨氏柠檬酸杆菌磷脂酶A1基因在E.coli中的表达

为实现磷脂酶A1(PLA1)的异源表达,将杨氏柠檬酸杆菌(CICC No.21596)PLA1基因插入载体p ET28a(+)中,构建重组表达质粒p ET28a(+)-pla1,并将重组质粒转入宿主菌E.coli BL21(DE3)中,获得重组菌p ET28a(+)-pla1/DE3。在IPTG诱导作用下经SDS-PAGE检测,发现在重组菌发酵破碎上清液中存在33 000大小的蛋白质,与预期蛋白质大小相符。在硼砂卵黄平板上对重组菌PLA1活性进行检测,结果显示重组菌具有明显的PLA1活性,表明PLA1基因在大肠杆菌中得到了表达。经发酵初步优化,获得摇瓶发酵的最佳诱导表达条件为:转接体积分数4%、诱导时机2 h、IPTG终浓度为0.4 mmol/L、37℃诱导培养8 h。经酸碱滴定法测得最高酶活为(5.6±0.2)U/m L。     

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。     

Bacillus cereus胶原蛋白酶功能基因分析与结构预测

以一株降解骨胶原蛋白的菌种蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus) MBL13-U作为出发菌种,通过对菌全基因组测序,针对胶原蛋白酶功能基因进行了定位和结构预测。结果表明,从全基因组序列中得到胶原蛋白酶的功能基因序列长度为2 916 bp;该功能基因中α螺旋占总氨基酸的37. 1%,β转角占12. 8%,无规则卷曲占26. 0%,且该酶的三维结构预测为镊子状结构。将胶原蛋白酶基因转入大肠杆菌宿主菌株BL21,构建出工程菌p ET30aCol M13/BL21。对工程菌所产的重组蛋白酶Col M13酶解Ⅰ型骨胶原蛋白的结构进行分析表明,酶解作用使骨胶原蛋白产生多肽和大量游离氨基酸,其微观结构发生显著变化,表明Col M13在工程菌中已成功表达。     

硫氧还蛋白促进人胰岛素样生长因子-1在大肠杆菌中高效可溶表达

为实现人胰岛素样生长因子-1(Insulin-like growth factor-1,IGF-1)在大肠杆菌中的高效可溶表达,获得大量具生物活性的IGF-1。应用融合PCR技术构建trx-igf1融合基因,克隆至p ET30a载体。重组载体pET30a-Trx-IGF-1转化大肠杆菌C43(DE3),并进行条件优化大量表达可溶性蛋白Trx-IGF-1。利用His标签纯化表达产物,对纯化蛋白进行Western blot与生物活性分析。构建的pET30a-Trx-IGF-1重组载体转化大肠杆菌C43(DE3)后,在30℃培养条件下1 mmol/L IPTG诱导表达5 h,获得大量以可溶形式表达的融合蛋白Trx-IGF-1;采用Ni离子亲和层析,获得纯度达90%以上的融合蛋白,经Western blot检测具有IGF-1抗原活性。生物学活性检测显示,融合蛋白Trx-IGF-1能明显促进NIH3T3细胞增殖及细胞周期进展。本研究应用的载体蛋白Trx,能实现在大肠杆菌中高效可溶表达具生物活性的IGF-1,为包涵体蛋白在大肠杆菌中的可溶性表达提供借鉴。     

类芽孢杆菌属β-葡萄糖苷酶在大肠杆菌中可溶性重组表达的优化

目的:β-葡萄糖苷酶在食品工业领域具有广泛的应用价值,但重组表达时容易形成无活性的包涵体。通过传统诱导条件优化无法完全解决包涵体积累问题,需探索新的策略。方法:从类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp)基因组中克隆获得了β-葡萄糖苷酶基因bgl,构建到大肠杆菌表达载体p ET28a获得重组质粒p ET-bgl,转化大肠杆菌宿主细胞BL21(DE3)获得重组菌BL-ETbgl,并进行诱导条件优化。进一步通过复制起始位点替换,构建了新型大肠杆菌表达载体p ACYT-bgl,转化大肠杆菌宿主细胞BL21(DE3)后得到改进型重组菌BL-ATbgl。结果:BL-ETbgl经诱导表达后,所表达重组蛋白具有β-葡萄糖苷酶活性。经诱导条件优化后,仍有40%蛋白以包涵体存在。而BL-ATbgl经诱导表达后,可溶性的重组β-葡萄糖苷酶约占80%。自诱导培养基中β-葡萄糖苷酶产量可达2.31×106U/L。结论:通过降低质粒拷贝数、优化培养条件等手段,可以大幅度提高类芽孢杆菌β-葡萄糖苷酶在大肠杆菌中的可溶性表达水平。     

黑曲霉丝氨酸羧肽酶的重组表达及其水解大豆蛋白的效果分析

丝氨酸羧肽酶能够剪切肽链C末端的氨基酸,在大豆蛋白脱苦中有着广泛的应用。该研究将黑曲霉中3个丝氨酸羧肽酶基因(CPG、CPF、CPA)在低背景的无孢黑曲霉HL-1中进行重组表达。利用启动子PnaⅡ、终止子Ttef和营养缺陷型筛选标记pyr G构建分别含自身信号肽和糖化酶信号肽的丝氨酸羧肽酶表达载体;利用PEG介导的转化法转化无孢黑曲霉宿主HL-1,构建了丝氨酸羧肽酶重组表达菌株。通过摇瓶发酵筛选得到高表达重组菌株HL-CPG,其丝氨酸羧肽酶酶活达到163.71 U/mL。利用6ⅹHis标签进行镍柱亲和层析得到单一的丝氨酸羧肽酶CPG并研究了其酶学性质,该酶最适反应温度为40℃,最适p H为3.5,Cu²⁺具有明显抑制效果。另外,将重组表达的丝氨酸羧肽酶CPG与胃蛋白酶复配水解大豆蛋白,水解液中疏水性氨基酸Leu、Tyr和Phe的含量分别增加606.47μg/m L、434.06μg/m L和205.11μg/m L。综上所述,该研究在黑曲霉中成功实现丝氨酸羧肽酶的高效表达,对大豆蛋白水解液脱苦处理工艺具有一定的借鉴意义。