β-甘露聚糖酶基因和木聚糖酶基因在毕赤酵母中的共表达

为实现β-甘露聚糖酶基因和木聚糖酶基因在毕赤酵母中的共表达,作者将经SalⅠ线性化的pPIC9K-xynⅡ电转化至工程菌GS115/Anman5A中,经G418浓度梯度筛选后获得能同时高产β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的双重重组子GS115/Anman5A-xynⅡ。SDS-PAGE显示目的蛋白的相对分子质量分别约为52 000,24 100。摇瓶发酵筛选出产酶活性最强的转化株,命名为GSMX2,随后对该菌株的表达条件进行初步优化,优化后的表达条件为:诱导时间120 h,培养基起始pH值为7.0,甘油添加量为1.5%,甲醇添加量为1.5%。在此培养条件下,产β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的活性分别达到37.1 U/mL和193.6 U/mL。     

产黄青霉β-甘露聚糖酶的高效表达、性质及应用

将产黄青霉（Penicillium chrysogenum）来源的β-甘露聚糖酶（PcMan26A）在毕赤酵母中高效表达,经高密度发酵,发酵液酶活力达25 200 U/mL。该酶属于GH26家族,与黑曲霉（Aspergillus niger）CBS 513.88来源的β-甘露聚糖酶同源性最高（67.8%）,是一个新型β-甘露聚糖酶。PcMan26A的最适催化条件为pH 6.0和50?℃,在pH?4.0～8.0和45?℃下具有良好的稳定性。该酶对魔芋粉具有最高的比活力,为3?581.0?U/mg。进一步利用该酶水解魔芋粉得到魔芋甘露寡糖,产品得率为86.2%;经分析,其主要组分为聚合度大于4的甘露寡糖。该β-甘露聚糖酶适用于生产魔芋甘露寡糖,为魔芋甘露寡糖的酶法生产提供了更多的选择。     

毕赤酵母不同甲醇利用表型Mut~+和Mut~s表达FsGLUm基因的比较

将来源于产琥珀酸丝状杆菌的β-葡聚糖酶基因根据毕赤酵母的偏好性进行密码子优化,通过全基因合成该优化基因(Fs GLUm)并构建重组表达载体p PIC9K-Fs GLUm。将p PIC9K-Fs GLUm分别用SalⅠ和BglⅡ酶切线性化后电击转化入毕赤酵母GS115染色体DNA中,经过表型筛选和抗性筛选获得不同甲醇利用表型Mut+和Muts阳性菌株。经刚果红平板检测,在摇瓶水平下,Mut+型菌株表达产物产生的水解透明圈明显大于Muts型菌株表达产物。在发酵罐水平下,Mut+型菌株各时间段表达产物酶活性明显高于Muts型菌株。Mut+型菌株表达的酶活性在甲醇诱导96h达到最大值,为6424U/m L,比活性为2607U/mg,菌体干重为123.6g/L。Muts型菌株表达的酶活性在诱导后108h达到最大值,为119U/m L,比活性为1867U/mg,菌体干重为113.5g/L。以上结果表明,Mut+型毕赤酵母更有利于产琥珀酸丝状杆菌β-葡聚糖酶基因的表达。     

毕赤酵母不同甲醇利用表型Mut+和Muts表达FsGLUm基因的比较

将来源于产琥珀酸丝状杆菌的β-葡聚糖酶基因根据毕赤酵母的偏好性进行密码子优化,通过全基因合成该优化基因（Fs GLUm）并构建重组表达载体p PIC9K-Fs GLUm。将p PIC9K-Fs GLUm分别用SalⅠ和BglⅡ酶切线性化后电击转化入毕赤酵母GS115染色体DNA中,经过表型筛选和抗性筛选获得不同甲醇利用表型Mut+和Muts阳性菌株。经刚果红平板检测,在摇瓶水平下,Mut+型菌株表达产物产生的水解透明圈明显大于Muts型菌株表达产物。在发酵罐水平下,Mut+型菌株各时间段表达产物酶活性明显高于Muts型菌株。Mut+型菌株表达的酶活性在甲醇诱导96h达到最大值,为6424U/m L,比活性为2607U/mg,菌体干重为123.6g/L。Muts型菌株表达的酶活性在诱导后108h达到最大值,为119U/m L,比活性为1867U/mg,菌体干重为113.5g/L。以上结果表明,Mut+型毕赤酵母更有利于产琥珀酸丝状杆菌β-葡聚糖酶基因的表达。      

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。     

共表达蛋白质折叠辅助因子对毕赤酵母分泌表达IFNβ-HSA融合蛋白质的影响

探索共表达蛋白质折叠辅助因子Ero1、PDI和Bi P对毕赤酵母GS115分泌表达融合蛋白质IFNβ-HSA的影响。将构建的蛋白质折叠辅助因子表达载体p GAP-Ero1、p GAP-PDI、p GAPBi P和空载对照线性化后,电击转化重组毕赤酵母GS115/IFNβ-HSA细胞,用含有400μg/m L zeocin的YPD平板筛选阳性转化子,并采用PCR和Western blot法进一步鉴定。阳性转化子进行摇瓶发酵后,采用SDS-PAGE及Western blot法分析共表达Ero1、PDI和Bi P对IFNβ-HSA表达水平的影响。结果表明,Ero1、PDI和Bi P成功地在胞内过量表达,且不影响宿主细胞的正常生长;共表达Ero1和PDI分别使IFNβ-HSA的表达量提高了80%和90%,而共表达Bi P则对IFNβ-HSA的表达水平无明显影响。     

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。     

干酪乳杆菌产β-甘露聚糖酶发酵条件优化及在果汁澄清中的应用

为丰富甘露聚糖酶在乳酸菌中的菌株来源,扩大甘露聚糖酶在食品级领域的应用。通过形态观察、API 50 CHL试剂条检测和16S r DNA序列分析,对产β-甘露聚糖酶的乳酸菌进行鉴定。结果表明,鉴定出一株产β-甘露聚糖酶的干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）3MP-5-3。采用响应面法获得最优培养基组分为角豆胶5.7 g/L、酵母提取物5.2 g/L、葡萄糖8.0 g/L、蛋白胨10.0 g/L、牛肉膏10.0 g/L、柠檬酸铵3.0 g/L、1 m L吐温80和初始pH值6.1。优化后菌株产甘露聚糖酶酶活从（64.55±0.20）U/m L增加到（75.83±0.31）U/m L,是优化前的1.17倍。β-甘露聚糖酶能提高苹果、橙子、桃子、柿子和蓝靛果5种果汁出汁率和澄清度。其中酶处理组的柿子汁（44.53%）和苹果汁澄清度（73.60%）显著高于离心组（36.86%和64.41%）(P<0.05),分别提高了17.2%和14.3%。该结果表明干酪乳杆菌3MP-5-3粗甘露聚糖酶在果汁澄清具有经济、简便的应用潜力。     

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。     

毕赤酵母高效表达重组β-葡萄糖醛酸苷酶的诱导方法研究

将甘草酸生物转化合成GAMG已成为国内外医药和食品行业研究的热点。该文在前期构建毕赤酵母(pichia pastoris)工程菌GS115-GUS的基础上,对重组毕赤酵母工程菌发酵条件进行了研究。通过单因素及正交试验建立工程菌最佳表达β-葡萄糖醛酸苷酶的诱导产酶方法:重组毕赤酵母GS115-GUS菌株在液体YPD培养基中活化24 h后,接种到BMGY中富集菌体,OD600达到6.0时,按照1∶1(V/V)的接种比率接入到pH为6.0的BMMY培养基中,加入1.5%诱导剂甲醇诱导产酶,且每隔24 h添加一次。该诱导产酶条件简单、易行、科学、合理,毕赤酵母高效表达GAMG的酶活高达1.97×103 U/mL,研究结果达到预期目标,为进一步研究重组酵母工程菌产β-葡萄糖醛酸苷酶的发酵水平、β-葡萄糖醛酸苷酶生物催化甘草酸制备GAMG以及工业化生产奠定基础。     

耐高温β-甘露聚糖酶基因的高效表达与水解魔芋精粉条件的优化

β-1,4-D-甘露聚糖酶(EC3.2.1.78)能够随机催化水解甘露聚糖和葡甘露聚糖等中的β-1,4-甘露聚糖苷键。魔芋(Amorphophallus konjac)精粉是葡甘露聚糖类物质,以之为原粉在甘露聚糖酶的作用下可制作益生元类低聚甘露糖。采用串联多拷贝表达盒的方式提高耐高温甘露聚糖酶的表达量,获得具有高产特性的菌株;探究甘露聚糖酶的酶学性质以及水解魔芋精粉制作低聚甘露糖的最适条件,为甘露聚糖酶的产业化及低聚甘露糖的酶法制备奠定基础。结果表明:该酶的最适温度为70℃,最适p H5.0;所获得的多拷贝菌株在14 L发酵罐下酶活可达10810 U/m L;在最适反应条件下,该酶可高效地将魔芋精粉水解为低聚甘露糖。     

碳源对地衣芽孢杆菌产β-甘露聚糖酶的影响

以一株分离自亚麻温水沤麻液的β-甘露聚糖酶高产菌株地衣芽孢杆菌HDYM-04为供试菌株,在摇瓶水平对碳源种类进行筛选及优化。结果显示:魔芋粉为最佳碳源,适宜的使用量为1%;葡萄糖次之,其最佳使用量为0.5%;以面粉为碳源,酶活力很低。当以魔芋粉为底物时,其最佳产酶时间为24 h,β-甘露聚糖酶最高酶活力值为(695.84±23.42)U/m L,表明魔芋粉具有良好的诱导产酶作用。此外,正交试验确定混合碳源发酵最佳组合为:0.5%葡萄糖和1%魔芋粉,其最高酶活力可达(789.07±12.34)U/m L,较未优化且仅加入1%魔芋粉时提高13.35%。该研究优化了地衣芽孢杆菌HDYM-04在摇瓶水平生产β-甘露聚糖酶的发酵条件,提高了β-甘露聚糖酶产量,为菌株HDYM-04的进一步研究及工业化应用提供了理论基础。     

碱性β-甘露聚糖酶产生菌的筛选、鉴定及发酵条件优化

为获得具有潜在工业应用价值的碱性β-甘露聚糖酶产生菌株,从自然土样中分离得到1株产酶性状较好的碱性细菌,经形态学和分子生物学分析鉴定为科氏芽孢杆菌(Bacillus cohnii)。粗酶性质研究显示,该菌株所产β-甘露聚糖酶最适作用温度和pH分别在55℃和9. 5。通过单因素和正交设计试验优化后,该菌株摇瓶发酵至36 h时,产酶水平为345 U/L,是优化前产酶水平的4. 3倍。研究结果为碱性β-甘露聚糖酶的放大发酵奠定了基础,为碱性β-甘露聚糖酶编码基因的克隆及异源表达等相关研究提供了良好的菌种资源。     

产β-mannanase内生菌的诱变育种和酶学特性研究

以实验室筛选的产β-甘露聚糖酶的黄豆内生菌Bacillus subtilis HD-1(54.6 U/mL)为出发菌株,分别采用紫外线,硫酸二乙酯,紫外线-光复活和紫外线-硫酸二乙酯对其进行诱变,结果表明,以紫外线-硫酸二乙酯复合诱变效果最好,获得一株高产β-甘露聚糖酶的突变菌株Bacillus subtilis UD-20,酶活达89.5 U/mL,比出发菌株提高了63.9%,遗传性能稳定。该β-甘露聚糖酶的最适反应温度和pH分别为50℃和7.0,该酶在50℃以下,pH 5.0~8.0之间稳定性较好,属于中性酶。亚铁离子和钴离子对酶有较强的激活作用,相对酶活分别提高了13.2%和31.7%,但锰离子对酶有强烈的抑制作用,相对酶活仅有对照组的55.6%;金属离子钾、钙、钴和钡都能增强酶热稳定性,其中钴离子的增强效果最为明显,残余酶活约是对照组的1.5倍。     

朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶在毕赤酵母GS115中的异源表达

目的构建毕赤酵母基因工程菌,以实现朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶的异源高效表达。方法人工合成朱黄青霉HI-4的α-1,6-葡聚糖酶基因ZHdex,克隆到毕赤酵母分泌型表达载体pPIC9K,电转入毕赤酵母GS115。甲醇诱导目的蛋白表达。结果成功在毕赤酵母GS115中对ZHdex基因进行表达,SDS-PAGE表明重组毕赤酵母在66×103附近有目的蛋白表达,与理论值一致。在摇瓶水平,甲醇诱导培养120 h后,α-1,6-葡聚糖酶的最高酶活达28.79 U/mL,蛋白质浓度为0.56 mg/mL。结论获得一株重组毕赤酵母GS115-ZHdex,其产物具备α-1,6-葡聚糖酶活性,成功地实现朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶的异源高效表达。     

地衣芽孢杆菌TJ-101发酵制备β-甘露聚糖酶的过程优化

对地衣芽孢杆菌TJ-101在6.6L自控发酵罐中发酵制备β-甘露聚糖酶的全过程进行了时程分析。通过解析发酵过程中操作参数曲线与在线检测曲线之间的内在关联性,得出:搅拌速率、通气量和发酵时间三个关键因素对产酶具有重要影响。进一步通过中心复合设计（CCD）和响应面分析（RSM）,优化确定了最优核心工艺参数:搅拌速率646.5r/min,通气量5.0L/min,发酵时间45.28h。在此条件下,β-甘露聚糖酶最高酶活达到440.52U/m L,比优化前提高44.5%。      

高产β-葡萄糖苷酶工程菌株的构建及其在2,6-二甲氧基对苯醌发酵制备中的应用

构建高产β-葡萄糖苷酶的工程菌株并将其应用到2,6-二甲氧基对苯醌的发酵制备中。通过聚合酶链式反应从酿酒酵母CS1401的总DNA中扩增得到β-葡萄糖苷酶基因,并与载体p PICZαA连接后导入毕赤酵母X33中进行甲醇诱导表达;对表达成功的重组菌株进行β-葡萄糖苷酶活力测定;同时将酿酒酵母CS1401和重组菌株接种到小麦胚芽培养基中进行发酵并测定2,6-二甲氧基对苯醌的发酵产量。结果表明,酿酒酵母CS1401的β-葡萄糖苷酶基因在毕赤酵母X33工程菌株中得到高效表达,酶活力达到4.5 U/m L,为酿酒酵母CS1401的5倍;2,6-二甲氧基对苯醌的摇瓶发酵产量达到935.7 μg/g,比酿酒酵母CS1401提高了0.4倍。因此,高产β-葡萄糖苷酶的重组工程菌株在2,6-二甲氧基对苯醌的发酵制备中具有一定的应用前景。     

地衣芽孢杆菌TJ-101发酵制备β-甘露聚糖酶的过程优化

对地衣芽孢杆菌TJ-101在6.6L自控发酵罐中发酵制备β-甘露聚糖酶的全过程进行了时程分析。通过解析发酵过程中操作参数曲线与在线检测曲线之间的内在关联性,得出:搅拌速率、通气量和发酵时间三个关键因素对产酶具有重要影响。进一步通过中心复合设计(CCD)和响应面分析(RSM),优化确定了最优核心工艺参数:搅拌速率646.5r/min,通气量5.0L/min,发酵时间45.28h。在此条件下,β-甘露聚糖酶最高酶活达到440.52U/m L,比优化前提高44.5%。     

共表达分子伴侣PDI和转录因子Aft1对毕赤酵母表达人溶菌酶的影响

通过共表达分子伴侣二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI)和毕赤酵母转录因子Aft1,提高重组人溶菌酶(human lysozyme,HLY)在毕赤酵母中的分泌表达水平。将构建的分子伴侣表达载体pG418-PDI和毕赤酵母转录因子Aft1表达载体pG418-Aft1线性化后,电击转化重组毕赤酵母KM71-HLY细胞,用含G418的平板筛选阳性转化子,得到共表达分子伴侣PDI和HLY,及共表达毕赤酵母转录因子Aft1和HLY的工程菌株KM71-HLYpG418-PDI和KM71-HLY-pG418-Aft1。摇瓶发酵分析共表达PDI和Aft1对HLY表达水平的影响。结果表明,工程菌KM71-HLY、KM71-HLY-pG418-PDI和KM71-HLY-pG418-Aft1经甲醇诱导均产生14.7 kDa HLY,发酵上清液在含溶壁微球菌平板上出现抑菌圈。在诱导表达前期,KM71-HLY-pG418-PDI、KM71-HLY-pG418-Aft1和KM71-HLY生长量无明显差别;70 h后,KM71-HLY-pG418-PDI菌株和KM71-HLY-pG418-Aft1菌株生物量少于KM71-HLY,发酵最终生长量分别为KM71-HLY的92.8%与84.1%。KM71-HLY、KM71-HLY-pG418-PDI和KM71-HLY-pG418-Aft1经168 h甲醇诱导,胞外分泌总蛋白量分别为324.02、350.87 mg/L和474.8 mg/L,发酵液酶活力分别为34 880、45 600 U/mL和50 180 U/mL。与KM71-HLY相比,KM71-HLY-pG418-PDI和KM71-HLY-pG418-Aft1发酵产胞外总蛋白分别增加了8.3%和46.5%;KM71-HLY-pG418-PDI和KM71-HLY-pG418-Aft1所产胞外溶菌酶总酶活力较KM71-HLY分别增加了30.7%和43.9%。     

共表达分子伴侣提高漆酶在毕赤酵母中的分泌

通过共表达分子伴侣的策略提高漆酶在毕赤酵母中的产量。前期基于Pichia pastoris密码子偏好性,合成了来源于Cerrena sp. WR1的漆酶基因,克隆至pPIC9K,转化Pichia pastoris GS115,得到重组菌株PP-L。在PP-L中,分别过量表达蛋白质折叠(BIP、ERO1)、囊泡运输(SEC53、SEC1)、胁迫应激(HAC1、GCN4)相关的6种分子伴侣。结果显示,共表达这6种分子伴侣对分泌表达漆酶的菌株PP-L的正常生长没有影响;共表达BIP使重组菌胞外酶活提高359%,共表达ERO1胞外酶活反而降低22%;共表达其它4种分子伴侣对胞外酶活提高18%～53%。组合共表达BIP和HAC1的重组菌P1较PP-L胞外酶活提高了602%,酶活达到3 896 U/L。推测由于强化内质网中BIP水平进而提高了蛋白质折叠能力,从而提高其分泌效率。该研究结果将有助于发酵法生产漆酶的工业化。