耐热木聚糖酶基因xyn11EM在大肠杆菌中的表达

将人工合成经密码子优化的11家族耐热木聚糖酶基因xyn11~(EM)克隆至表达质粒p ET-28a(+)中,获得重组质粒p ET-28a-xyn11~(EM)。将其转化Escherichia coli BL21(DE3),构建表达耐热木聚糖酶的重组工程菌E.coli BL21/xyn11~(EM)。用IPTG诱导表达重组木聚糖酶Xyn11~(EM)(re Xyn11~(EM)),酶活性可达47.5 U/m L。SDS-PAGE分析显示,re Xyn11~(EM)的表观相对分子质量为24 800。re Xyn11~(EM)的最适反应温度为70℃,在70℃以下稳定。最适反应p H为6.5~7.0,在p H5.0~8.0范围内稳定。大多数金属离子和EDTA对该重组酶的活性影响不大。re Xyn11~(EM)的Km和Vmax值分别为7.2 mg/m L和54.7 U/mg。结果表明xyn11~(EM)成功在E.coli中实现了异源表达,其良好的热稳定性具有较好的工业应用潜力。     

耐热耐碱木聚糖酶在大肠杆菌中的高效分泌表达及酶学性质研究

目的研究枯草芽孢杆菌来源的木聚糖酶基因在大肠杆菌BL2l中的高效分泌表达并对其产木聚糖酶进行酶学性质分析。方法全基因合成枯草芽孢杆菌木聚糖酶基因序列并进行密码子优化,经大肠杆菌BL2l表达后获得基因工程菌株,通过SDS-PAGE电泳检测、硫酸铵分级沉淀和AKTA系统分离纯化,分析表达产物的酶学性质。结果重组木聚糖酶为胞外分泌性表达,相对分子质量约43×103;酶促反应最适温度为65℃,最适p H为10.0,最适条件下酶活最高可达1201.5 IU/ml。结论成功获得高效分泌表达重组木聚糖酶的基因工程菌株,该木聚糖酶具较好的耐热性和耐碱性。     

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。     

黑曲霉XZ-3S木聚糖酶基因xynZF-2在毕赤酵母中的高效表达

将黑曲霉XZ-3S木聚糖酶基因xyn ZF-2(成熟肽碱基)插入表达载体p PIC9K中,SalⅠ线性化后电击转化毕赤酵母GS115,经MD平板、G418梯度和摇瓶复筛筛选出多克隆阳性转化子。选择28h的种子,每隔24h补加1.5%的甲醇,发酵96h后,比酶活可达13210U/mg;SDS-PAGE分析表明,该蛋白相对分子质量为23.0ku;重组酶最适作用温度为45℃,最适作用p H为5.0,在温度35~40℃、p H5~7条件下有良好的稳定性,Ca2+对酶的激活作用最明显。     

N-端二硫键及芳香族氨基酸对木聚糖酶XynZF-2热稳定性的影响

为提高GH11家族中温木聚糖酶Xyn ZF-2的热稳定性,将其N-端替换成GH11家族的耐热性木聚糖酶Ev Xyn11的相应序列,并在该段序列引入芳香族氨基酸残基(P9Y、H14F),构建杂合木聚糖酶基因xyn EV-34,将木聚糖酶基因xyn ZF-2和xyn EV-34分别在E.coli BL21中表达,并分析温度和p H对酶活性的影响。结果表明,杂合木聚糖酶Xyn EV-34的最适温度为48℃,相比原酶Xyn ZF-2提高了8℃。在40℃保温1 h,原酶Xyn ZF-2残余酶活性下降到44.36%,而突变酶Xyn34残余酶活性为77.96%。在45℃,突变酶Xyn EV-34的半衰期t1/245℃为23 min,较重组酶Xyn ZF-2(t1/245℃=7 min)提高了16 min。同时,两种酶的最适p H均为5.0,但p H稳定性由原来的4.4~9.0扩增到了3.0~9.0。由此表明,二硫键以及芳香族氨基酸的引入,对该酶的热稳定性以及p H稳定性都有明显改善。     

木聚糖酶融合基因的构建及其在大肠杆菌中的表达

以来源于Aspergillus usamii E001的高比活木聚糖酶XynⅡ为亲本,采用"中心模板法"将耐高温木聚糖酶TfxA的前31个氨基酸连接在XynⅡ的N端,构建出融合木聚糖酶TPL。将TPL在大肠杆菌BL21 (DE3)中进行表达,并对表达条件进行了优化,对表达产物的酶学性质进行了分析。结果表明,融合酶TPL最适pH为4.6,最适温度为45℃,和XynⅡ保持一致,但热稳定性有一定提高,在50℃处理10min,TPL和XynⅡ的残余酶活分别为15.72%和6.92%。     

黑曲霉XZ-3S木聚糖酶基因xynZF-2在毕赤酵母中的高效表达

将黑曲霉XZ-3S木聚糖酶基因xyn ZF-2（成熟肽碱基）插入表达载体p PIC9K中,SalⅠ线性化后电击转化毕赤酵母GS115,经MD平板、G418梯度和摇瓶复筛筛选出多克隆阳性转化子。选择28h的种子,每隔24h补加1.5%的甲醇,发酵96h后,比酶活可达13210U/mg;SDS-PAGE分析表明,该蛋白相对分子质量为23.0ku;重组酶最适作用温度为45℃,最适作用p H为5.0,在温度35⁴0℃、p H5⁷条件下有良好的稳定性,Ca2+对酶的激活作用最明显。      

重组木聚糖酶XynA的酶学性质及其固定化

木聚糖酶在木聚糖的降解方面具有关键作用,其中酸性木聚糖酶在饲料加工、酿酒、果汁澄清等工业中具有极大应用潜力。该文通过分子克隆技术将酸性木聚糖酶XynA基因在大肠杆菌中进行异源表达,研究其酶学性质,并通过响应面优化试验得到最佳的固定化酶条件。成功将酸性木聚糖酶XynA基因重组于大肠杆菌BL21(DE3),发现该木聚糖酶具有较好的耐酸性,最适p H值为5.0,在pH值为4.5～5.5范围时保持酸稳定性,其相对酶活力能够达到62.37%以上;其最适温度为55℃,且35℃～45℃条件下较稳定;同时采用响应面分析法来优化木聚糖酶的固定化条件,当壳聚糖浓度为2.0%、交联时间为3 h、固定化时间为12 h条件时,其酶活回收率为39.45%。     

引入疏水性氨基酸对GH11家族木聚糖酶热稳定性的影响

生物信息学预测黑曲霉(Aspergillus niger)XZ-3S木聚糖酶Xyn ZF-2的催化活性中心位点,并在α-螺旋处引入疏水性氨基酸以提高木聚糖酶Xyn ZF-2的热稳定性。通过定点突变活性位点E103D、E194D,构建突变基因xyn ED。同时,将α-螺旋处氨基酸Val125、Lys178和Gly180分别突变为疏水性氨基酸Ala、Met和Ala,构建突变基因xyn MA。突变基因xyn ED和xyn MA在大肠杆菌BL21中表达发现,突变酶Xyn ED酶活性为原酶Xyn ZF-2的0.17%;突变酶Xyn MA最适温度由原来的40℃提高到了48℃;在40℃条件下保温1 h,突变酶Xyn MA酶活性仍高达74.71%(原酶Xyn ZF-2为44.36%);突变酶Xyn MA的半衰期t45℃1/2从原来的7 min提高到了19 min。因此,Glu103和Glu194为木聚糖酶Xyn ZF-2的催化活性中心位点,且在木聚糖酶Xyn ZF-2α-螺旋处引入疏水性氨基酸能大大提高其热稳定性。     

引入疏水性氨基酸对GH11家族木聚糖酶热稳定性的影响

生物信息学预测黑曲霉（Aspergillus niger）XZ-3S木聚糖酶Xyn ZF-2的催化活性中心位点,并在α-螺旋处引入疏水性氨基酸以提高木聚糖酶Xyn ZF-2的热稳定性。通过定点突变活性位点E103D、E194D,构建突变基因xyn ED。同时,将α-螺旋处氨基酸Val125、Lys178和Gly180分别突变为疏水性氨基酸Ala、Met和Ala,构建突变基因xyn MA。突变基因xyn ED和xyn MA在大肠杆菌BL21中表达发现,突变酶Xyn ED酶活性为原酶Xyn ZF-2的0.17%;突变酶Xyn MA最适温度由原来的40℃提高到了48℃;在40℃条件下保温1 h,突变酶Xyn MA酶活性仍高达74.71%（原酶Xyn ZF-2为44.36%）;突变酶Xyn MA的半衰期t45℃1/2从原来的7 min提高到了19 min。因此,Glu103和Glu194为木聚糖酶Xyn ZF-2的催化活性中心位点,且在木聚糖酶Xyn ZF-2α-螺旋处引入疏水性氨基酸能大大提高其热稳定性。      

黑曲霉木聚糖酶（xynZF-2）基因克隆、表达及酶学性质分析

利用RT-PCR技术从黑曲霉（Aspergillusniger）XZ-3S中成功克隆出木聚糖酶基因（xynZF-2）的cDNA序列（Genbank登录号为：JQ700382）。该基因核苷酸序列阅读框全长678bp,编码225个氨基酸,其中成熟肽为107个氨基酸。以重组质粒pUCm-T—xynZF-2为模板,扩增得到编码xynZF－2成熟肽的cDNA片段（624bp）。将其与表达载体pET－28a连接,构建重组表达载体pET－28a—xynZF－2,并转化大肠杆菌（Escherichiacoh）BL21（DE3）,获得重组工程菌BL21／xynZF-2。经IPTG诱导表达,木聚糖酶的的比酶活最高可达42．33U／mg。重组表达的木聚糖酶最适反应温度为40℃,最适反应pH为5．0,在碱性条件下具有良好的稳定性。Fe^3＋对酶的激活作用最为明显。     

碱性木聚糖酶在毕赤酵母的表达及酶学性质研究

将教酒链霉菌L1105第10家族碱性木聚糖酶基因去除纤维素结合域(CBD)后将功能结构域基因xynAe SC克隆到毕赤酵母表达载体。经筛选得到重组工程菌GS1153-20,用甲醇诱导后产酶活力达到最高683±9U/m L。结果表明,重组木聚糖酶的最适p H为7.2,且在p H 6.2~8.6有较高的相对酶活;其最适温度为70℃,40~60℃时相对酶活力都在70%以上;重组酶Xyn Ae SC以燕麦木聚糖为底物时,酶活力最高,相对酶活力为桦木的259.7%±10.7%;对甘蔗渣木聚糖的酶活力最低,只有对桦木木聚糖酶活的16.0%±1.5%。研究表明,碱性木聚糖酶基因成功地在毕赤酵母中表达,且去除CBD域后,其酶学性质并未改变。     

黑曲霉xynC基因编码一种低温酸性木聚糖酶

木聚糖酶(xylanase,EC 3.2.1.8)可以随机切割木聚糖主链的β-1,4-糖苷键,在饲料、食品、造纸和纺织等领域具有广泛的应用。该研究通过分子克隆技术将黑曲霉CICIM F0510来源的木聚糖酶基因xyn C在毕赤酵母中进行了克隆表达,构建获得了重组菌GS115(p PIC-XynC)。在摇瓶水平上,重组菌的酶活为1.14 U/m L。酶学性质的研究表明,重组酶XynC的最适反应温度和pH分别为30℃和2.5,且它在25~40℃或pH 2.0~5.0有较好的稳定性;K+对XynC的活性有微弱的促进作用,而Ca~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Sn~(2+)、EDTA和SDS等对XynC的活性有不同程度的抑制作用。此外,该酶还可以水解戊聚糖产生聚合度为3~6的低聚木糖。这些良好的理化性质为重组酶XynC在饲料及食品等领域的应用奠定了基础。     

耐热木聚糖酶基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质

将一种11家族极端耐热木聚糖酶的密码子优化基因Syxyn11克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K中,得到重组质粒pPIC9K-Syxyn11,将其经SalⅠ线性化后转化毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115。经G418筛选得到重组工程菌GS115/Syxyn11,用甲醇诱导表达重组木聚糖酶SyXyn11,酶活可达到17.74 U/mL。SDS-PAGE显示,SyXyn11的相对分子质量为31 000。SyXyn11的最适反应温度为85℃,在80℃以下稳定。最适反应pH为6.5,在pH 5.0~7.5范围内稳定。EDTA和大多数金属离子对重组酶的活性影响不大。结果表明Syxyn11成功在P.pastoris GS115中实现表达,而且重组木聚糖酶的耐热性并未改变。     

短芽孢杆菌耐碱性木聚糖酶（xylB）的分子生物学研究

根据已发表的环状芽孢杆菌(Bacillus circulan)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)木聚糖酶基因序列设计引物,首次扩增出短芽孢杆菌(Bacillus brevis)中的β-1,4-内切木聚糖酶(以下简称木聚糖酶,E.C.3.2.1.8)基因片段.序列分析表明,该基因与已登录的木聚糖酶基因AF490979.1和AF490980.1分别有97%和96%的同源性,与其它芽孢杆菌属的同源性也较高.将此基因片段插入表达载体pET-30a(+)构建重组质粒,转化大肠杆菌E.coli BL21(DE3).重组基因工程菌破碎后进行SDS-PAGE电泳检测,结果表明,IPTG诱导后,木聚糖酶基因在大肠杆菌的胞内获得高效表达,且酶活力最高可达26.14 U/mL.重组木聚糖酶最适温度为50℃,最适pH为9.0.     

大肠杆菌生产重组极耐热木聚糖酶的诱导条件及其酶学性质

构建重组菌(JM109/pTrc 99A xylIV)作为极耐热木聚糖酶的生产菌株,研究了IPTG诱导时间、IPTG浓度、重组菌生长的不同阶段加IPTG和温度对重组菌生产极耐热木聚糖酶的影响以及它的酶学性质.结果表明,IPTG诱导8h后极耐热木聚糖酶的表达量基本维持不变,0.5～5mmol/L浓度的IPTG诱导重组菌表达极耐热木聚糖酶的效果基本相同;当重组菌生长到OD600为1.2左右时加IPTG诱导最好,诱导温度对极耐热木聚糖酶表达水平的影响不大.重组耐热木聚糖酶的最适反应pH值为5.4～5.8,重组极耐热木聚糖酶的最适反应温度大于100℃,重组极耐热木聚糖酶在pH值4.2～7.5都比较稳定,重组极耐热木聚糖酶的温度稳定性好,在90℃下保温2h后残存酶活还有90%.     

内切葡聚糖酶与木聚糖酶在毕赤酵母中的共分泌表达

为实现内切葡聚糖酶和木聚糖酶在毕赤酵母中的共分泌表达,进而降低酶制剂的生产成本,构建含木聚糖酶基因的重组表达载体pPICZαA-Aoxyn11A,经SacI线性化后,电转化至含内切葡聚糖酶基因Aucel12A的重组毕赤酵母GSC7中,获得双重重组毕赤酵母GSCX8。经甲醇诱导表达后,GSCX8发酵上清液中内切葡聚糖酶和木聚糖酶的活性分别为47.77IU/mL和192.71IU/mL,为单独表达菌株GSC7和GSX5的85%和80%。酶学性质分析显示,内切葡聚糖酶的最适pH为4.0,在pH3.0~8.5稳定;最适温度为50℃,在60℃以下稳定。木聚糖酶的最适pH为5.5,在pH3.0~10.0稳定;最适温度为55℃,在50℃以下稳定。GSCX8遗传稳定性测试结果表明,内切葡聚糖酶和木聚糖酶在毕赤酵母中实现了稳定的共表达。     

基于宏基因策略的新颖木聚糖酶基因cbxynA克隆及其重组酶酶学性质

研究构建了库容量约为1.3×104个克隆子且外源片段的总长为30 Mb的土壤宏基因组文库。基于功能策略,从文库中筛选到分解木聚糖底物的阳性克隆子。该克隆经序列分析发现一个822 bp的潜在的编码木聚糖酶基因(cbxynA)的开放阅读框,其编码的氨基酸序列与来自古细菌属编码的木聚糖酶的相似度最高仅为45%,说明该序列为一条未知的新序列。cbxynA在大肠杆菌中的重组表达产物的分子质量为29 ku,与预测结果一致。对其原核表达条件进行优化,结果表明:质粒在培养5 h后加入0.7 mmol/L IPTG,23℃下诱导25 h后表达,木聚糖酶活力为52 U/mL,较初始值提高4.3倍。而重组酶(CBXYNA)最适pH和最适温度分别为5.2和55℃。金属离子Na+、K+、Li+、Ca2+能提高该酶的酶活,而另外一些金属离子如Mg2+、Mn2+、Zn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+能抑制其活性。该酶以水溶性玉米芯木聚糖、燕麦木聚糖、水不溶性木聚糖为底物时,其相对酶活力分别为162%,139%,74%。     

嗜热内切-1,4-β-木聚糖酶在枯草杆菌中的表达及酶学性质

首先根据Thermopolyspora flexuosa的内切-1,4-β-木聚糖酶基因设计了引物,PCR扩增成功后进行酶切消化,连接载体质粒pHT43,经大肠杆菌DH5α扩增后,挑选阳性克隆,经菌体PCR及测序验证后,将基因序列测序正确的质粒大量抽提,经过转化导入枯草芽孢杆菌Bacillus subtilius WB800N宿主,培养并经过1 mmol/L IPTG诱导表达后,发酵胞外上清经SDS-PAGE电泳证明重组蛋白质成功获得表达。其相对分子质量为27 kD,最适反应温度为80℃,最适反应pH为6.0。由此得知,分泌表达的嗜热内切-1,4-β-木聚糖酶的枯草芽孢杆菌工程菌株构建成功,这为未来该酶的产业化生产奠定了基础。     

玉米皮纤维发酵裂褶菌的产酶分析及木聚糖酶基因克隆、表达和酶学性质测定

以玉米皮为唯一碳源培养裂褶菌,分别测定发酵液中半纤维素酶活性,结果显示木聚糖酶酶活为7.45U/mL、乙酰木聚糖酯酶酶活为3.41 U/mL、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶和α-葡萄糖醛酸苷酶活相对较低,分别为0.44 U/mL和0.074 U/mL。根据酶活测定结果克隆了裂褶菌的木聚糖酶基因Xyn22,完成了该基因在大肠杆菌中的表达、重组蛋白纯化和性质研究。Xyn22的最适反应温度为40℃,当反应温度在45℃时其相对酶活在80%以上。Xyn22的最适pH为5.0,在4.5~6.5的范围内酶活均在80%左右。Xyn22在pH 3.0~10.5范围内较稳定,酶活保持在80%左右。Mg~(2+)、Ba~(2+)、EDTA和Hg~(2+)对酶活有很大的抑制作用,Hg~(2+)可以使Xyn22几乎完全失活。