巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)高效异源表达脂肪酶研究进展

脂肪酶作为一种常见的工业用酶,广泛应用于食品、化妆品等与生活密切相关的工业领域,但较高的生产成本和使用成本,在一定程度上限制了其进一步应用。通过巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)异源表达系统重组表达脂肪酶,成为解决限制脂肪酶发展的方法之一。本文介绍了脂肪酶在P.pastoris表达系统中的异源表达及其优化策略,并对毕赤酵母表面展示异源脂肪酶的技术及应用进行了归纳。     

利用毕赤酵母表达蚕丝丝素蛋白典型肽段的研究

设计并克隆了一个以源于蚕丝丝素蛋白结晶区的序列为GAGAGS（GlyAlaGlyAlaGlySer）的典型肽段为基本框架的基因,并导入毕赤酵母（Pichia pastoris）X33内进行了表达.研究表明,在X33酵母里可以正确表达目的蛋白Bm f31D1-8,而且获得了0.202g/L的表达效率.     

巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)高效异源表达脂肪酶研究进展

脂肪酶作为一种常见的工业用酶,广泛应用于食品、化妆品等与生活密切相关的工业领域,但较高的生产成本和使用成本,在一定程度上限制了其进一步应用。通过巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)异源表达系统重组表达脂肪酶,成为解决限制脂肪酶发展的方法之一。本文介绍了脂肪酶在P.pastoris表达系统中的异源表达及其优化策略,并对毕赤酵母表面展示异源脂肪酶的技术及应用进行了归纳。      

圆弧青霉脂肪酶基因序列的生物信息学分析

从圆弧青霉PG37中克隆了碱性脂肪酶(Lip I)基因,并采用生物信息学分析了PG37 Lip I基因携带的遗传信息.序列分析结果表明:Lip I DNA序列全长1 480 bp,不存在重复序列,含有5个内含子,5' 端存在TATA box和多个转录因子结合位点;cDNA序列全长1 128 bp,包含了转录起始位点、5' 和3' 非编码区及858 bp的开放阅读框架;Lip I编码区对TGC、GAC、TTC、CAC、AAG、AAC和TAC这7种密码子使用频率最高;比对Lip I基因与Pichia pastoris基因组中的密码子使用频率,其中有21个密码子使用频率的比值相差较大.     

雪白根霉脂肪酶基因在毕赤酵母中的高效表达及其酶学性质研究

采用同源克隆法获得了雪白根霉的脂肪酶基因(rnl),将其连接到pPICZαA载体上,得到重组表达载体pPICZαA-rnl。将表达载体pPICZαA-rnl用限制性内切酶SacI线性化后,电击转入毕赤酵母X-33中。雪白根霉脂肪酶基因在毕赤酵母X-33中成功表达,重组菌株摇瓶培养144 h后,酶活可达48 U/mL。重组酶最适pH值为8.5,最适反应温度为35℃。1 mmol/L的Mn2+,Ca2+和K+以及1%的表面活性剂吐温20,吐温80,曲通100对重组脂肪酶具有激活作用。重组酶的最适底物为三月桂酸甘油酯(C12)。     

杂合抗菌肽Py-Sα真核表达载体的构建

本文根据抗菌肽Polyphemusin I和Spinigerinα的氨基酸序列,结合Pichia pastoris;偏爱密码子,人工设计合成杂合抗菌肽Py-Sα基因。按照正确的阅读框架将其定向克隆至真核表达载体p PICZαA上。经PCR及双酶切鉴定,所转化的宿主细胞中含有插入Py-Sα的重组质粒p PICZαA-Py-Sα,结果成功构建了杂合抗菌肽Py-Sα的真核表达载体。     

铜绿假单胞菌脂肪酶基因在枯草芽孢杆菌中的克隆与表达

利用PCR方法从分泌脂肪酶的铜绿假单胞菌基因组DNA中扩增得到了脂肪酶基因,并测定其核苷酸序列,利用基因重组技术构建了脂肪酶基因的分泌表达载体,并在枯草芽孢杆菌中进行了分泌表达。SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳表明,表达蛋白占发酵液中蛋白的25%,采用NaOH碱滴定法测定其发酵液酶活为15.26U/mL。     

重组融合人血清白蛋白-人白介素-2 C125A突变体在毕赤酵母中的表达

构建编码人血清白蛋白-人白介素-2 C125A的重组表达质粒,在Pichia pastoris GS115中表达,获得具有较高IL-2活性的融合蛋白.设计并合成符合P. pastoris密码子偏好,且含有C125A突变的IL-2编码基因IL-2m,通过酶切连接方法将其与人血清白蛋白(HSA)的编码基因连接为融合蛋白HSA-IL2m的编码基因.克隆到表达质粒pPIC9K中,电击转化P. pastoris GS115感受态细胞,获得重组P. pastoris GS115/pPHIm基因工程菌.摇瓶发酵获得分泌表达产物.结果: Western blot鉴定结果显示该融合蛋白与IL-2、HSA的抗体都能发生免疫反应.经脱盐、冻干制备的粗蛋白的IL-2生物学活性为1.51×106 IU/mg.结论:在P. pastoris GS115中成功表达了具有人白介素-2生物学活性的HSA-IL2m融合蛋白.     

杂合抗菌肽MgJ基因真核表达载体的构建

根据Magainin-Ⅱ和Japonicin-Ⅱ的基因序列,用一个铰链结构ser-ser-gly-ser-gly-ser相连,结合巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)偏爱密码子设计出杂合抗菌肽基因MgJ.通过重叠聚合酶链反应(overlapping PCR)法合成基因片段,再将基因按正确的阅读框架定向克隆至巴斯德毕赤酵母的高效表达载体pPICZα A上.经酶切鉴定及序列分析,所转化的大肠杆菌DH5α菌落中含有插入MgJ基因的重组质粒pPICZαA-MgJ,结果表明,成功构建了杂合抗菌肽MgJ基因真核表达载体pPICZαA-MgJ.     

凝乳酶的基因克隆、序列分析及初步表达

PCR扩增得到微小毛霉凝乳酶结构基因并测定其核苷酸序列，用DNAman软件分析其核苷酸序列及推衍得到的多肽序列，结果表明扩增得到的片段为凝乳酶基因。构建了重组菌Pichia pastoris KM71／PIC9K-mcp，通过G418抗性筛选得到具有多拷贝基因的整合重组菌MK3。用甲醇诱导进行初步发酵试验，测得重组菌MK3酶活为5．4U／ml。     

牡蛎抗菌肽Molluscidin的密码子优化、重组毕赤酵母表达及抑菌活性

目的:利用重组毕赤酵母高效表达抑菌活性较好的牡蛎抗菌肽Molluscidin.方法:按照毕赤酵母密码子偏好性优化合成牡蛎抗菌肽Molluscidin,利用生物信息学方法分析其基本理化性质,经EcoRⅠ和NotⅠ双酶切后与表达载体pPICZαA连接,构建重组质粒pPICZαA-CgMoCo,电转至毕赤酵母X-33,利用博...     

蔗糖利用型毕赤酵母工程菌的构建

巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统是近20年来应用最广泛的真核表达系统之一,已有500多种蛋白在该系统得到了成功表达,然而在毕赤酵母基因组中却缺少蔗糖酶基因,因此无法利用蔗糖。本研究从酿酒酵母基因组中克隆得到蔗糖酶基因SUC2。将SUC2亚克隆后得到表达载体pPICZαA-SUC2。经电转化后,表达载体整合进入毕赤酵母KM71H基因组,得到能够利用蔗糖的毕赤酵母工程菌。     

米曲霉giF-10内切葡聚糖酶基因的克隆表达及酶学性质分析

根据NCBI(GenBank Accession No.:D83732.1)中注册的米曲霉内切葡聚糖酶CelB基因序列设计引物,以本实验室自行筛选的天然米曲霉基因组DNA为模板,PCR高保真扩增出内切葡聚糖酶基因eg,将其定向插入到酵母表达载体pPICZαA上,转化酵母宿主菌X33,刚果红水解圈筛选结果表明已成功表达。SDS-PAGE分析表明,表达产物分子量约为65 ku。对酵母表达工程菌X33-eg进行发酵条件优化,结果显示最适甲醇诱导浓度为0.75%,用1 L三角瓶诱导培养5天达到最高酶活120 U/mL。对重组酶的酶学性质分析表明,其最适反应pH值和温度分别为pH4.0和45℃,在30～45℃和pH3.4～pH6.9范围内可保持内切葡聚糖酶最高酶活力70%以上。     

β-1,3-1,4-葡聚糖酶在毕赤酵母中的克隆与表达

β-1,3-1,4-D-葡聚糖酶是一类专一性降解β-1,3-1,4-葡糖苷键中的β-1,4-糖苷键,产生小分子还原糖的水解酶,广泛应用于啤酒工业和饲料工业中。本研究根据毕赤酵母密码子偏好性优化β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因序列,采用PCR法将其插入毕赤酵母表达载体pPICZαA,经SacI线性化后电击整合入毕赤酵母X-33基因组,构建重组酵母;经菌落PCR验证和摇瓶筛选,获得一株X-33/pPICZαA-bgl,甲醇诱导96h后,酶活力达308.5U/mL,经SDS-PAGE电泳,实际蛋白分子量约为33ku。β-1,3-1,4-D-葡聚糖酶最适反应pH为5.0,最适反应温度为50℃。      

克氏担孢酵母脂肪酶基因在毕赤酵母中的高效表达

以克氏担孢酵母V3脂肪酶基因为研究对象,构建毕赤酵母稳定的高效表达系统。采用同源克隆法从克氏担孢酵母V3中获得一个脂肪酶基因,并将其构建到表达载体pPICZαA,转入毕赤酵母X33中,成功实现了克氏担孢酵母V3脂肪酶基因在毕赤酵母X33中的表达。重组工程菌摇瓶培养120 h后,酶活力可达18 U/mL。重组酶的最适反应温度为60 ℃,最适pH值为5.0。1 mmol/L的Mg2+、K+和Na+以及质量浓度为1 g/100 mL的曲通-100、吐温-80、吐温-20对重组KLIP具有激活作用。重组酶的最适底物为三硬脂酸甘油酯（C18）。     

棘孢青霉右旋糖酐酶基因克隆及其在毕赤酵母中的表达

以右旋糖酐酶产生菌棘孢青霉F1001基因组为模板反转录合成右旋糖酐酶的cDNA（dex）,基因全长1 866 bp,根据毕赤酵母密码子偏好性优化dex序列获得优化右旋糖酐酶基因（opt-dex）,分别构建dex-pPICZαA和opt-dex-pPICZαA重组质粒,电击转入毕赤酵母X33中构建重组子。通过蓝色右旋糖酐T-2000平板以及摇瓶发酵筛选获得产右旋糖酐酶的重组酵母菌株。重组酶的酶学性质分析显示,重组酶分子质量65?kDa、最适pH?5.0、最适温度35?℃,专一作用于α-1,6糖苷键。在摇瓶水平上对重组毕赤酵母表达条件进行优化,优化培养条件为培养温度25?℃、初始pH?5.0、每24?h甲醇添加量1%（体积分数）、每24?h山梨醇添加量5?g/L、吐温-80添加量4?g/L、摇瓶装液量50?mL/500?mL锥形瓶,优化后的重组右旋糖酐酶分泌表达酶活力提高到240.74?U/mL。重组酵母X33是一株适合外源表达棘孢青霉右旋糖酐酶基因的工程菌,该重组酶可替代棘孢青霉右旋糖酐酶直接应用于工业生产催化制备右旋糖酐。     

米黑根毛霉脂肪酶基因在毕赤酵母中的高效表达

脂肪酶是主要工业用酶制剂之一,在食品、洗涤剂和制药等领域广泛应用。将编码米黑根毛霉(Rhizo-mucor miehei)脂肪酶RML的基因克隆到pPIC9K载体中,构建了分泌型表达载体pPIC9K-RML,载体经线性化后转化Pichia pastorisGS115,G418梯度筛选获得了分泌表达RML的重组毕赤酵母工程菌,SDS-PAGE分析显示表达的脂肪酶分子量大小与预期一致。初步研究表明,重组脂肪酶最适温度为40℃,最适pH值为8.0,以橄榄油为底物时,发酵上清液酶活最大可达102 U/mL,表明构建的重组毕赤酵母工程菌具有较好的工业化生产潜力。     

密码子优化及透明颤菌血红蛋白共表达提高耐热脂肪酶在毕赤酵母的表达

根据毕赤酵母密码子的偏好性,通过在线软件对Thermomyces lanuginosus脂肪酶基因（tll）和透明颤菌血红蛋白基因（vhb）进行密码子优化。优化后的脂肪酶基因（tll-opt）和透明颤菌血红蛋白基因（vhb-opt）中碱基GC含量分别由原来的46%提高到49%和42%提高到51%,碱基A、T、C、G均匀分布,减少了AT和GC富集区,利于tll-opt和vhb-opt基因在毕赤酵母X33中的表达。将tll和tll-opt连接到表达载体pPICZαA并转入毕赤酵母X33中。摇瓶培养条件下,含有tll和tll-opt重组工程菌的最大酶活力分别为7 U/mL和16 U/mL。50 L发酵罐培养条件下,含有tll和tll-opt重组工程菌的最大酶活力分别为201 U/mL和430 U/mL。为了进一步提高含tll-opt重组工程菌的表达酶活性,将vhb-opt转入该重组工程菌得到工程菌VHb＋（含有tll-opt和vhb-opt）。重组工程菌VHb＋在摇瓶培养条件下最大酶活力为23 U/mL,分别是优化后基因和原始基因最大表达酶活力的1.39 倍和3.28 倍。重组工程菌VHb＋在50 L发酵罐瓶培养条件下最大酶活力为610 U/mL,分别是优化后基因和原始基因最大表达酶活力的1.41 倍和3.03 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。     

Studies to analyse the relationship between IFNα2b gene dosage and its expression,using a Pichia pastoris‐based expression system

Human interferon α2b (hIFNα2b) is the most important member of the interferon family. Escherichia coli, yeasts, mammalian cell cultures and baculovirus‐infected insect cells have been used for expressing recombinant human interferon. Recently a Pichia pastoris‐based expression system has emerged as an attractive system for producing functional human recombinant IFNα2b. In this regard, gene dosage is considered an important factor in obtaining the optimum expression of recombinant protein, which may vary from one protein to another. In the present study we have shown the effect of IFNα2b gene dosage on extracellular expression of IFNα2b recombinant protein from P. pastoris. Constructs containing from one to five repeats of IFNα2b‐expressing cassettes were created via an in vitro multimerization approach. P. pastoris host strain X‐33 was transformed using these expression cassettes. Groups of P. pastoris clones transformed with different copies of the IFNα2b expression cassette were screened for intrachromosomal integration. The IFNα2b expression level of stable transformants was checked. The copy number of integrated IFNα2b was determined by performing qPCR of genomic DNA of recombinant P. patoris clones. It was observed that an increase in copy number generally had a positive effect on the expression level of IFNα2b protein. Regarding the performance of multicopy strains, those obtained from transformation of multicopy vectors showed relatively high expression, compared to those generated using transformation vector having only one copy of IFNα2b. It was also observed that an increase in drug resistance of a clone did not guarantee its high expression, as integration of a marker gene did not always correlate with integration of the gene of interest. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.