野生型与突变型钝齿棒杆菌生物合成精氨酸基因簇argJBDFR的生物信息学比较

本文设计四对特异性引物分别扩增了野生型和突变型钝齿棒杆菌精氨酸生物合成基因簇argCJBDFR，对其中发生突变的基因argJ、argB及argF的变化进行了生物信息学比较，并分析了这些突变可能对精氨酸产量提高的贡献，为采用基因工程手段改良菌种提供有益的信息和指导。     

钝齿棒杆菌产精氨酸关键酶分析

采用亲和层析和SDS-PAGE方法分析钝齿棒杆菌产精氨酸关键酶。实验表明此菌产精氨酸关键酶之一是乙酰谷氨酸激酶，其分子量为34kD：同时另一分子量为49kD的蛋白质亦对精氨酸有较高的亲和性，揭示钝齿棒杆菌产精氨酸的代谢途径中受精氨酸抑制的酶不是唯一的。实验对限速酶之一——乙酰谷氨酸激酶的酶学性质做了初步研究，结果显示，此酶的最适反应温度为49℃，最适pH为8．0；金属离了Pb^2 、Cu^2 、Mn^2 和Fe^2 对乙酰谷氨酸激酶有强烈的抑制作用：DTT对该酶的活力有一定的影响。     

吐温对钝齿棒杆菌产L-精氨酸代谢的影响

目的:以课题组构建的钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)MT NAGK M4 △proBANcgl1221AdtsR1(CCM01)为出发菌株,探究吐温(Tween)对该菌产精氨酸代谢的影响.方法:优化精氨酸发酵及Tween质量浓度,测定菌体生长量、L-精氨酸产量、发酵液残糖量考察Tween ...     

一株联产L-精氨酸和聚羟基丁酸酯的重组钝齿棒杆菌的构建

Corynebacterium crenatum SYPA 5-5是一株用于L-精氨酸(Arg)生产的工业菌株。聚羟基丁酸酯(PHB)是在细菌内部形成的聚合物,将PHB代谢途径引入细胞内可影响胞内的全局代谢网络,实现联产PHB和相关化工产品如琥珀酸、L-谷氨酸和L-色氨酸等。采用基因工程技术,将来源于Ralstonia eutropha H16的PHB合成基因簇phb CAB导入到L-精氨酸生产菌株C.crenatum SYPA 5-5中,进行组成型表达,旨在获胞内产PHB、胞外产L-精氨酸的效果,对出发菌和重组菌分别进行5 L容积发酵罐实验,并对发酵相关参数进行测定分析。结果表明,由于PHB合成基因簇的导入,重组菌中PHB质量为细胞干质量的12.8%,实现了胞外产L-精氨酸、胞内产PHB的效果,并发现胞内PHB的积累对菌体生产L-精氨酸有一定的正向作用,发酵96 h,L-精氨酸的产量达到43.21 g/L,相比于出发菌提高了20%。     

解除硝酸盐呼吸和氮通量限制对钝齿棒杆菌产精氨酸的影响

精氨酸广泛应用于食品、医药和工业领域中,其生产方式主要是微生物发酵法。钝齿棒状杆菌(Corynebacterium crenatum)是精氨酸生产的重要工程菌株。该文针对课题组前期构建的钝齿棒杆菌(CCM01)进行代谢改造,探究了arnR和cgl2482的敲除对钝齿棒杆菌产精氨酸的影响。采用无痕敲除方法构建工程菌株并对其进行摇瓶发酵,测定菌体生长量、L-精氨酸产量、葡萄糖消耗量考察菌株产L-精氨酸的影响。硝酸盐能提高钝齿棒杆菌在氧气不足时的生长率,并且arnR的敲除有助于L-精氨酸的生产,arnR敲除菌株CCM02较对照菌株产量提高了8.58%,且当硝酸盐浓度在1.5 mmol/L时对积累L-精氨酸最为有利,产量达到17.09 g/L;cgl2482的敲除有助于氮源流入精氨酸合成途径,其敲除菌株CCM03精氨酸产量达到了17.88 g,较对照提高了4.9%;最终在CCM03发酵中添加1 g/L的尿素、50 g/L的谷氨酸钠以及1.5 mmol/L的硝酸盐时,L-精氨酸产量达到22.25 g/L,较CCM01提高了46.8%。     

钝齿棒杆菌产精氨酸代谢途径中argB基因的扩增及其序列分析

根据GenBank报道的谷氨酸棒杆菌ATCC13032序列,设计并合成一对引物,获得了全长argB基因片段.将其克隆到pGEM T Easy载体中,经测序鉴定后,以其为DIG标记探针,通过SouthernBlot分析钝齿棒杆菌A.S1.542与谷氨酸棒杆菌ATCC13032,argB基因核苷酸同源性高达99%,氨基酸序列95%相同.     

前体物质和碳氮源补加策略对钝齿棒杆菌发酵生产L-精氨酸的影响

研究了前体物质和碳氮源补加策略对钝齿棒杆菌Corynebacterium crenatum SYAN7发酵生产L-精氨酸的影响.结果表明,发酵24 h后添加前体物质谷氨酸,以初始硫酸铵质量浓度20 g/L,分别于24、48 h补加20 g/L硫酸铵的补氮方式,和以初始葡萄糖质量浓度100 g/L,分别于24、48、72 h均匀添加葡萄糖,使总糖质量浓度达175 g/L的补碳方式,摇瓶发酵96 h后,L-精氨酸产量最高达37.8 g/L.     

基于钝齿棒杆菌argGH启动子改造的L-瓜氨酸高效合成

L-瓜氨酸是尿素循环的重要中间体,在argGH编码酶的催化下易分解为L-精氨酸,在微生物体内难以大量积累。作者通过启动子替换手段,以弱启动子P-dapAB6替换调控argGH表达的启动子P-argG,构建了弱化L-瓜氨酸分解代谢途径的重组菌株Corynebacterium crenatum H-7-PdapAB6:argGH。重组菌株的转录水平和酶活力结果显示,重组菌株分解途径中argG和argH的基因表达水平下调,精胺琥珀酸合成酶ASS(argG编码)和精胺琥珀酸裂解酶ASL(argH编码)酶活分别降低91.80%和55.35%。摇瓶发酵结果表明,L-瓜氨酸的产量、糖酸转化率和生产强度分别为33.85 g/L、0.25 g/g和0.34 g/(L·h),较原始菌株分别提高了4.91、5.00和4.86倍。通过启动子替换策略,构建了L-瓜氨酸分解代谢途径弱化的工程菌株,初步实现了L-瓜氨酸的高效合成。     

氧化还原电位调控对钝齿棒杆菌代谢通量分布的影响

研究不同氧化还原电位对钝齿棒杆菌厌氧发酵特性的影响,并对菌株的代谢通量分布特征进行了分析。结果表明,氧化还原电位由－56 mV降为－400 mV时,发酵液中琥珀酸质量浓度由14 g/L上升为20.2 g/L,乳酸质量浓度由44.9 g/L下降为35.2 g/L。代谢通量分析结果表明,降低氧化还原电位对6-磷酸葡萄糖与磷酸烯醇式丙酮酸节点处的代谢流分布影响显著。氧化还原电位为－400 mV时,胞内戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathway,HMP）代谢通量与－56 mV相比增加了1.74 倍,由磷酸烯醇式丙酮酸流向C4途径的代谢通量与－56 mV相比增加了78%,琥珀酸通量由31.73 mmol/（L·g·h）增加到56.53 mmol/（L·g·h）,乳酸代谢通量由159.73 mmol/（L·g·h）下降为133.50 mmol/（L·g·h）。研究结果表明6-磷酸葡萄糖与磷酸烯醇式丙酮酸节点是影响钝齿棒杆菌厌氧发酵产琥珀酸的关键节点,为后期通过菌种改造以调节乳酸和琥珀酸的生成比、实现乳酸与琥珀酸联产奠定了基础。     

钝齿棒杆菌AS1.998原生质体形成与再生条件的研究

研究了影响L-异亮氨酸(L-Isoleucine)产生菌钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)AS1.998原生质体形成和再生的各个因素。结果表明:菌体培养至对数生长期,0.8 U/mL青霉素G处理3 h后,1.0mg/mL的蛋清溶菌酶37℃,150 r/min酶解15 h,原生质体形成率可达98.0%以上,在含8.5%蔗糖的再生完全培养基上,再生率可达20.0%～30.0%。     

缺失ATP合酶和插入VHb基因对钝齿棒杆菌谷氨酸产量的影响

为了提高钝齿棒杆菌生产谷氨酸的产量,以谷氨酸生产菌钝齿棒杆菌（Corynebacterium crenatum）T6-13为出发菌株,利用同源重组技术使其缺失ATP合酶基因（atp）并进一步插入透明颤菌血红蛋白基因（VHb）,得到两株重组菌株T6-13-Δatp和T6-13-Δatp-tac-VHb,通过检测重组菌株谷氨酸产量及生长情况可以看出,在发酵32 h后,atp基因缺失菌株较出发菌株谷氨酸产出累积量高27.76%,但atp基因缺失导致菌体生长缓慢且无法到达出发菌株稳定期浓度,而插入VHb基因的atp基因缺失菌株的谷氨酸产出累积量较出发菌株高36.91%,且菌体的生长速率及稳定期浓度与出发菌株基本一致。     

酒酒球菌arcABC基因簇的检测

采用PCR技术和气相色谱-质谱联用方法对西北农林科技大学葡萄酒学院保藏的50株酒酒球菌的arcABC基因簇进行检测,以确定其产生氨基甲酸乙酯的特性。结果显示：所有菌株均含有arcA、arcB和arcC基因,即arcABC基因簇;在添加精氨酸的模拟酒培养基中培养酒酒球菌30d后,通过气相色谱-质谱联用方法能够检测出微量的氨基甲酸乙酯;说明这50株酒酒球菌都具有产生氨基甲酸乙酯的能力。     

变形假单胞菌2-酮基葡萄糖酸差向异构酶基因的原核表达

采用降落聚合酶链式反应（touchdown polymerase chain reaction,TD-PCR）技术,从2-酮基葡萄糖酸工业生产菌株变形假单胞菌JUIM01中克隆了编码2-酮基葡萄糖酸差向异构酶的基因kguE。将目的基因与质粒pET-28a（＋）重组后转入宿主表达菌中,获得了重组菌株大肠杆菌BL21（DE3）/pET-28a（＋）-kguE。在异丙基-β-D-硫代半乳糖苷的诱导下,该重组菌株表达了一个分子质量约为30.5?ku的融合蛋白,且该蛋白的Western-blot鉴定结果显示为阳性。生物信息学分析结果表明,该蛋白是一种由256?个氨基酸残基组成的分子质量为28.5?ku的亲水性蛋白,与恶臭假单胞菌的2-酮基葡萄糖酸差向异构酶在氨基酸序列上的一致性达78%,定位于细胞质中,其二级结构中α-螺旋、延伸链和无规则卷曲所占的比例分别为40.62%、17.19%和42.19%。本研究结果为变形假单胞菌2-酮基葡萄糖酸差向异构酶的功能研究提供了一定理论支持。     

变形假单胞菌2-酮基葡萄糖酸激酶基因的克隆、表达及生物信息学分析

采用聚合酶链式反应技术,从2-酮基葡萄糖酸工业生产菌株变形假单胞菌JUIM01中克隆2-酮基葡萄糖酸激酶的全长基因kguK,并在此基础上构建了重组菌株大肠杆菌BL21(DE3)/pET-28a(+)-kguK。在异丙基-β-D-硫代半乳糖苷的诱导下,该重组菌株表达了一个特异的分子质量约为36.0 ku融合蛋白,且该蛋白的Western-Blot鉴定结果显示为阳性。生物信息学分析结果表明,该蛋白是一种由305个氨基酸残基组成的亲水性蛋白,定位于细胞质中,存在着与pfkB家族蛋白类似的保守结构域,其二级结构中α-螺旋、延伸链和无规则卷曲所占的比例分别为35.73%、12.79%和51.48%。     

变形假单胞菌吡咯喹啉醌合成基因簇的克隆与分析

从变形假单胞菌JUIM01中克隆到吡咯喹啉醌(PQQ)合成基因簇,阐明了其基因组成和生物学信息。根据已报道的假单胞菌的基因组进行简并引物设计,采用LA-PCR技术克隆变形假单胞菌的PQQ合成基因簇,对克隆的基因片段进行测序并使用生物信息学方法进行综合分析。结果表明:克隆到的基因片段全长为11 659 bp,其中包括pqqF、pqqA、pqqB、pqqC、pqqD、pqqE、pqqM、pqqH和pqqI共9个基因,编码PQQ生物合成的前体短肽PqqA和合成途径的相关酶;这些基因与荧光假单胞菌Pf0-1的PQQ合成基因簇的基因组成类似,相应基因的序列一致性达41%～94%。本研究中首次从变形假单胞菌中克隆到PQQ合成基因簇,并对其进行生物信息学分析,为变形假单胞菌的PQQ生物合成途径和胞内再生机制的研究奠定了基础,进而为提高2KGA的生产强度提供了理论支撑。     

利用TAIL-PCR克隆Gluconobacter suboxydans葡萄糖脱氢酶基因及其生物信息学分析

以Gluconobacter suboxydans J菌株基因组DNA为模板,基于吡咯喹啉醌附着位点的保守区域设计引物,通过交错式热不对称PCR获得编码葡萄糖脱氢酶（glucose dehydrogenase,GDH）的全长基因（gdh）,并对其序列进行生物信息学分析。结果表明：gdh基因全长2 268 bp,编码755个氨基酸,其蛋白序列与Gluconobacter属的GDH具有较高的同源性。GDH的分子质量约为81.72 ku,pI值约为5.14;GDH蛋白的二级结构由18.41%的α-螺旋、16.16%的延伸和65.43%的无规则卷曲3种结构模块组成;GDH N末端的AA 1～140区域有5个跨膜结构域。     

树莓RiPAL1基因克隆及生物信息学分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonia Lyase,PAL）是苯丙烷类代谢的关键酶,能调节树莓中黄酮类的生物合成。为了深入研究树莓中RiPAL1基因的功能与调控机制,以树莓果实为材料提取总RNA,合成cDNA第一链,然后成功克隆出树莓果实RiPAL1基因,并对其进行了相关的生物信息学分析。结果表明,RiPAL1基因的编码序列（Coding Sequence,CDS）全长为2 133 bp,编码710个氨基酸,分子量为77.50 ku,等电点为6.21。RiPAL1蛋白疏水性最大值为4.50,最小值为-4.50,平均疏水指数为-0.49,为亲水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽。含有4个N糖基化位点和67个特异性激酶位点,二级结构以α螺旋为主,三级结构为同型四聚体。多序列比对显示RiPAL1蛋白具有典型的苯丙氨酸解氨酶保守结构域,系统进化分析表明RiPAL1蛋白与同科植物草莓亲缘关系最近。该研究可为深入研究RiPAL1基因参与树莓果实黄酮类物质生物合成的分子机制提供参考。