雅致放射毛霉羧肽酶Y的基因克隆、表达与酶学性质研究

本研究从雅致放射毛霉中克隆、表达和纯化羧肽酶Y(CPY),体外激活后检测其酶学性质。本文筛选并鉴定了一株腐乳发酵菌株,命名为雅致放射毛霉PEP001(Actinomucor elegans PEP001)。以相近种族来源的真菌羧肽酶Y保守序列设计简并引物调取部分目的基因序列,利用末端扩增技术(RACE)分别获得3’与5’端基因全长,克隆获得羧肽酶Y基因,全长为1557 bp,编码518 aa。将其酶原(pro CPY)在大肠杆菌Rosetta中重组表达,产物为包涵体;在毕赤酵母GS115中成功分泌表达pro CPY,产量为151.20±10.20mg/L。通过体外激活与纯化,获得电泳纯的成熟羧肽酶Y。成熟羧肽酶Y最适pH为6.0,最适温度为45℃,在40℃下有较高稳定性,在60℃下很快失活,在pH 4.0~7.0下都有较高的稳定性。本文中雅致放射毛霉PEP001羧肽酶Y为首次报道,为进一步研究其应用打下一定基础。     

腺嘌呤合成腺苷甲硫氨酸的工程菌构建及其高产株筛选

为了获得腺嘌呤合成腺苷甲硫氨酸(SAM)的高产菌株,将酿酒酵母的SAM合成酶基因sam 2克隆至整合型质粒pCB1004-Pgpd的多克隆位点,获得重组质粒pCB1004-Pgpd-sam 2。在PEG-CaCl2介导下,重组质粒导入至雅致放射毛霉原生质体内,获得SAM工程菌。以腺嘌呤为合成前提物的条件下,通过菌株筛选获得1株高产的SAM工程菌,其SAM产量相对于出发菌株提高了1.5倍。     

一种降解赭曲霉毒素A的羧肽酶酶原在毕赤酵母中的表达

目的:获得能降解赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)的重组蛋白羧肽酶A(r CPA)。方法:按照巴斯德毕赤酵母密码子偏爱性合成羧肽酶A酶原(Pro CPA)基因,构建重组质粒p PIC9K/Pro CPA,线性化后电转导入毕赤酵母GS115中,抗生素G418筛选获得高拷贝转化子。甲醇诱导表达5 d,上清用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)分析,基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF)鉴定。重组羧肽酶A酶原(r Pro CPA)用TPCK处理的胰蛋白酶酶解,酶解产物r CPA降解OTA,高效液相色谱(HPLC)测定降解率。结果:成功构建毕赤酵母重组菌株GS115/p PIC9K/Pro CPA。SDS-PAGE表明r Pro CPA分子质量与理论值一致,MALDI-TOF证实为牛胰脏Pro CPA,甲醇诱导表达5 d后上清的总蛋白含量190 mg/L。Band Scan软件估计r Pro CPA占上清的80%,含量为150 mg/L。酶解产物r CPA能降解OTA,当OTA质量浓度为4μg/m L时,降解率为72.3%。HPLC显示有降解产物OTα产生。     

基于组合优化策略在毕赤酵母中高效表达杜邦嗜热菌脂肪酶北大核心CSCD

杜邦嗜热菌脂肪酶(LIP1)是一种在洗涤行业、生物柴油制备、油脂改性等领域具有良好应用潜力的碱性脂肪酶,然而其天然产量极低,难以满足产业化需求。采用组合优化策略筛选出高效表达LIP1的毕赤酵母重组菌株。首先,构建毕赤酵母密码子偏好性优化的LIP1基因,通过高浓度G418抗性平板和BMMY-罗丹明B定性平板筛选出脂肪酶活性较高的重组菌株;其次,利用信号肽优化和分子伴侣共表达优化筛选得到一株高效表达的重组毕赤酵母菌株GS115/pPIC9K-Mss-SSA4-LIP1,采用碱滴定法测定其酶活,采用比色法测定其底物特异性。结果表明,经组合优化策略筛选出的菌株在摇瓶和5 L发酵罐中发酵最高分泌酶活分别达到1 136 U/mL和12 150 U/mL。底物特异性结果显示重组脂肪酶LIP1最适底物为C8链长的对硝基苯酚酯。综上所述,基于组合优化策略实现了LIP1在毕赤酵母中的高效表达,为未来LIP1的产业化奠定基础。     

一种通过过表达毕赤酵母翻译相关因子提高重组蛋白胞内表达的策略

本研究为筛选对毕赤酵母重组蛋白表达有促进作用的翻译相关因子,扩增了毕赤酵母中包括核糖体蛋白翻译起始因子、翻译延伸因子、氨酰-tRNA合成酶、核糖体生物合成因子、核糖体分子伴侣五类翻译相关因子(共28个)的基因片段,并将上述基因片段与质粒pPICZA进行同源重组,进一步获得重组载体后分别转化至以增强型绿色荧光蛋白eGFP为报告蛋白的毕赤酵母中。之后通过测量计算120h内28个过表达翻译相关因子菌株的荧光蛋白表达量,筛选对毕赤酵母重组蛋白表达有潜在促进作用的因子,进一步以红色荧光蛋白mRFP为报告蛋白进行验证。结果表明:本研究共筛选到了6个对毕赤酵母重组蛋白胞内表达有促进作用的翻译相关因子eIF4A、eEF1A、eEF3、Ded81、Bcy1、Ssb。其中eIF4A、eEF1A、eEF3、Ded81、Bcy1、Ssb的eGFP单位菌体表达量分别增加了18.40%、18.80%、29.50%、28.45%、21.60%,mRFP单位菌体表达量分别增加了20.00%、8.00%、19.00%、5.40%、15.40%。Bcy1使得eGFP表达菌株生物量增加20.00%,mRFP表达菌株生物量增加30.90%。为从翻译层面提高毕赤酵母重组蛋白表达提供了思路。     

重组羧肽酶原B甲醇酵母的构建与分泌表达

目的构建重组羧肽酶原B甲醇酵母工程菌株。方法将羧肽酶原B编码基因整合入酵母质粒,电转化至甲醇酵母中,His缺陷培养基和G418抗性筛选获得阳性克隆株。用大肠杆菌表达的羧肽酶原B免疫家兔制备羧肽酶原B兔抗血清;经发酵、甲醇诱导后,蛋白质印迹(Western-blotting)免疫检测蛋白质的表达。结果获得高抗体滴度的羧肽酶原B兔抗血清,蛋白质印迹免疫检测重组酵母经甲醇诱导表达后的上清阳性。结论获得了重组羧肽酶原B甲醇酵母工程菌株,可分泌表达重组羧肽酶原B。     

菊糖果糖转移酶基因在毕赤酵母中的分泌表达

将PCR获得的不包含信号肽序列的菊糖果糖转移酶基因(ift)与毕赤酵母分泌表达载体pPIC9K进行连接,构建重组载体pPIC9 K-IFTase.重组载体经线性化后电转入毕赤酵母GS115感受态细胞,利用G418抗性梯度筛选及PCR鉴定,获得一株高拷贝菊糖果糖转移酶重组毕赤酵母菌株.该重组菌株经甲醇诱导,能够分泌具有活性的菊糖果糖转移酶,且60h时酶活为10.3U/mL.结果表明,菊糖果糖转移酶可以实现在毕赤酵母的分泌表达.     

共表达伴侣蛋白对毕赤酵母产β-甘露聚糖酶发酵过程的影响

通过分别共表达伴侣蛋白PDI和Bip获得β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中的高效表达。根据Gen Bank公布的毕赤酵母PDI和Bip序列设计引物,以酵母基因组为模板PCR扩增目的基因片段,插入表达载体p PICZαA,分别整合到β-甘露聚糖酶工程菌中,筛选共表达二硫键异构酶的重组酵母(PM115)和共表达免疫球重链结合蛋白的重组酵母(BM115),在30 L发酵罐水平上分析两种共表达伴侣蛋白菌株与初始菌株(GM115)对β-甘露聚糖酶表达的差异。相同工艺下,PM115与原始菌株相比未有提高,而BM115发酵产酶能力高于原始菌株,最高酶活达到40 900 U/m L,最高总蛋白表达量13.22 g/L,最高比酶活达到3 150 U/mg,分别比初始菌株提高38%,22%和18%。毕赤酵母基因工程菌GM115通过共表达伴侣蛋白Bip,提高了β-甘露聚糖酶的产量和比活力,达到工业化生产水平。     

抗克伦特罗单链抗体在毕赤酵母GS115中的表达

构建表达抗克伦特罗单链抗体(CBL scFv)的毕赤酵母菌株,筛选高拷贝转化子并诱导CBL scFv在毕赤酵母中的分泌表达。将构建的含有CBL scFv基因的重组真核表达载体pPICZαA-CBL经BstX I酶切线性化后,利用电转化方法转化毕赤酵母菌GS115感受态细胞,通过Zeocin抗性平板筛选高拷贝转化子,以甲醇诱导蛋白表达,对表达产物进行SDS-PAGE、Western blotting鉴定及ELISA活性分析。结果显示,通过筛选出的重组毕赤酵母菌株分泌表达了1个分子量约为41kDa的蛋白,该蛋白可与鼠抗His标签单克隆抗体发生特异性结合,且可被游离的CBL竞争性抑制,IC50值为5.1ng/mL。经检测,重组抗体表达量为0.095g/L。这说明分泌表达CBL scFv的毕赤酵母菌株构建成功,为后期CBL scFv发酵与制备奠定了基础。     

共表达HAC1基因对重组毕赤酵母分泌表达葡萄糖氧化酶的影响

通过增强不可折叠蛋白质响应(UPR)信号途径以及研究不同培养温度下的影响,来提高重组葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中的分泌表达。影响毕赤酵母外源蛋白表达的因素,主要为内质网中的折叠速率以及不可折叠蛋白积累造成的胞内胁迫压力。通过共表达HAC1基因对不可折叠蛋白信号通路进行调控,摇瓶中改造菌株PP-G-HAC1胞外酶活达到161 U/m L,相比于原始重组葡萄糖氧化酶菌株提高了34%。进一步研究不同温度下过量表达HAC1基因对菌株的生长和分泌外源蛋白的影响,菌株PP-G-HAC1在3 L发酵罐中28℃培养,酶活达到1 008 U/m L,胞外重组蛋白质达到14.43 g/L,相比原始菌株在相同条件下提高了3.12倍。     

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。     

棘孢曲霉β-葡萄糖苷酶I的毕赤酵母多拷贝体系构建及其在高密度发酵中的表达

β-葡萄糖苷酶目前广泛应用于合成烷基糖苷、芳基糖苷和辅助纤维素酶水解纤维素。本研究将来自棘孢曲霉(Aspergilus aculeatus)的β-葡萄糖苷酶I(ABGL)在毕赤酵母中通过构建多拷贝表达盒的方法实现高效表达,利用同尾酶Bgl II/BamH I反复酶切和用DNA连接酶连接的方法,成功构建了含多拷贝表达盒5’AOX-ABGL-TT的pHKA-(ABGL)3的分泌重组质粒,并线性化重组质粒转化毕赤酵母GS115,经过七叶苷显色筛选平板筛选获得高表达的GS115/pHKA-(ABGL)3菌株,且在50升发酵罐实现高密度发酵表达。研究表明,以pNPG为水解底物,在甲醇诱导120 h时摇瓶发酵液上清酶活可达83.15 U/mL,较之前报道的酶活提高了3.35倍;同时在50 L发酵罐实现高密度发酵,在甲醇诱导120 h时发酵罐上清酶活可达979 U/mL,较对照菌株的发酵罐上清液酶活提高2.94倍,且总蛋白表达量可以达到12 g/L。     

雅致放射毛霉3.2778羧肽酶性质及其活性中心结构的研究

固态发酵雅致放射毛霉菌株(Actinomucor elegans)3.2778得到羧肽酶粗酶液,以N-苄氧羰酰基-L-苯丙胺酰-L-亮氨酸(N-CBZ-Phe-Leu)为底物,采用镉-茚三酮法测定羧肽酶水解产物。结果表明:雅致放射毛霉3.2778羧肽酶最适作用pH值范围为6.5～7.2,最适作用温度范围在40℃～45℃,最适作用温度为40℃,在30℃～40℃具有良好的温度稳定性。0.99mmol/L金属离子中,Mg2+对羧肽酶活力表现出显著的促进作用,酶活提高37%;而Cu2+、Fe2+、Fe3+、Hg2+可以抑制绝大部分酶活,残留的相对酶活力约10%。9.1mmol/L金属蛋白酶抑制剂1,10-邻菲啰啉(OP)和丝氨酸蛋白酶抑制剂苯甲基磺酰氟(PMSF)和二异丙基磷酰氟(DFP)均可以完全抑制该酶活性,同时,对巯基有修饰作用的蛋白酶抑制剂PCMB、DTT、碘乙酸和β-巯基乙醇对羧肽酶有强烈的抑制作用。因此,推断该酶可能是一种丝氨酸羧肽酶,其活性中心有丝氨酸残基和二硫键结构,酶活受Mg2+激活。     

豆豉发酵常用毛霉和米曲霉菌株产生物胺能力的评价

采用微生物学、高效液相色谱、分子生物学技术(PCR)和酶学技术,系统检测和评价了豆豉发酵中常用的6株毛霉和米曲霉菌株产生物胺的情况。研究结果表明,采用微生物学、高效液相色谱、分子生物学技术(PCR)和酶学4种评价方法所得评价结果基本一致,总状毛霉、雅致放射毛霉、五通桥毛霉、米曲霉2339、米曲霉41380、米曲霉40188这6株试验菌株均产生酪胺,雅致放射毛霉和3株米曲霉能产生色胺,3株米曲霉能产生腐胺,而仅总状毛霉具有组氨酸脱羧酶活性。霉菌代谢产生生物胺及产生生物胺的种类和含量无种属特异性,但有菌株个体特异性。     

甜味蛋白Brazzein在毕赤氏酵母中表达的初步研究

目的:采用pGAP ZαA为表达载体,SMD1168毕赤酵母为受体系统,构建分泌型的甜味蛋白Brazzein毕赤酵母重组菌.方法:按照毕赤酵母偏爱密码子设计Brazzein基因,共设计4对引物.在上、下游引物分别引入Xba Ⅰ与Xho Ⅰ酶切识别位点,采用SOE-PCR法合成Brazzein基因,构建克隆载体pUC57-Bra与酵母表达载体pGAPZαA-Bra.将重组质粒线性化,电转导入毕赤酵母(Pichia. pastoris SMD1168)中,用高浓度的抗生素Zeocin筛选高拷贝转化子.将重组菌株接种于YPD培养基诱导表达,进行SDS-PAGE分析.结果:成功构建了分泌型的Brazzein毕赤酵母重组菌.SDS-PAGE表明,目标蛋白的相对分子质量与理论值一致,在诱导72h后目的蛋白表达量达0.12g/L.对纯化后的蛋白进行生物活性测定,经鉴定具有一定的甜味,表达的Brazzein蛋白生物学活性良好.     

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。     

重组羧肽酶原B甲醇酵母的构建与分泌表达

目的构建重组羧肽酶原B甲醇酵母工程菌株。方法将羧肽酶原B编码基因整合人酵母质粒,电转化至甲醇酵母中,His缺陷培养基和G418抗性筛选获得阳性克隆株。用大肠杆菌表达的羧肽酶原B免疫家兔制备羧肽酶原B兔抗血清;经发酵、甲醇诱导后,蛋白质印迹（Western-blotting）免疫检测蛋白质的表达。结果获得高抗体滴度的羧肽酶原B兔抗血清,蛋白质印迹免疫检测重组酵母经甲醇诱导表达后的上清阳性。结论获得了重组羧肽酶原B甲醇酵母工程菌株,可分泌表达重组羧肽酶原B。     

混菌发酵全豆酸奶的研究

运用雅致放射毛霉与乳酸菌共同发酵全豆浆,制得全豆酸乳.通过单因素及响应面实验对发酵基质固形物含量、发酵温度、蔗糖添加量及雅致放射毛霉与乳酸菌(CY-122)的接种比例等影响全豆酸乳的因素进行研究,确定了最佳工艺条件为:固形物含量为4.63%,发酵温度为37℃,蔗糖添加量为10%,雅致放射毛霉与乳酸菌(CY-122)接种量比为1:2,发酵时间为18h.经与市售酸奶比较,实验产品的质地、口感和风味等各项指标具有较好的可接受性.     

纳豆激酶原基因在毕赤酵母中的分泌表达

为构建纳豆激酶原基因的重组酵母菌分泌型表达载体pPRONK2,并在毕赤酵母菌中进行表达,将来源于豆豉的纳豆芽孢杆菌的纳豆激酶原基因克隆至毕赤酵母菌分泌型表达载体pHBM905A上,得到重组质粒pPRONK2,再将其经SalI酶切后分别转化3株毕赤酵母菌KM71、GS1 15、SMD1 168,在MD平板上筛选得到重组酵母菌.经检测重组酵母菌发酵液中具纳豆激酶纤溶活性.表明在毕赤酵母菌中成功地实现了纳豆激酶的分泌表达.     

阶段控温提高透明质酸酶在毕赤酵母中的表达

透明质酸酶(Hyalurondiase,HAase)是一种具有医药作用的水解酶,为了提高HAase在重组毕赤酵母中的分泌表达量,对重组毕赤酵母诱导阶段的温度进行了优化。研究发现,降低诱导温度可以提高HAase的产量,其中两阶段控制温度诱导策略效果最为显著。诱导阶段0~60 h温度控制在25℃,60~96 h温度控制在22℃,HAase酶活最高为1.18×106U/m L,是诱导温度为30℃时(4.53×105 U/m L)的2.6倍。此外,采用两阶段控制温度诱导策略有利于细胞活性的提高和AOX1启动子的表达。两阶段控制温度诱导策略还可以应用到其他酵母表型中,为毕赤酵母高效表达外源蛋白质提供一种新思路。