CBHⅡ和EGⅣ的重构基因在里氏木霉中的组成型表达

重构基因cbh2-linker-CDeg4表达的融合蛋白同时获得具有外切葡聚糖酶CBH II和内切葡聚糖酶EG IV 2种催化活性,在纤维素降解等方面有着重要应用。本研究通过overlap PCR将里氏木霉丙酮酸脱羧酶(PDC)的启动子、纤维二糖水解酶cbh1的信号肽、重构基因cbh2-linker-CDeg4和pdc终止子依次连接,以质粒p PICZαA为基本骨架,构建表达载体p PIC-PCT。采用原生质体转化法将p PIC-PCT和含潮霉素抗性筛选标记的质粒p AN7-1共转里氏木霉。SDS-PAGE分析表明,重构基因cbh2-linker-CDeg4实现了在里氏木霉中的组成型表达,测得重组木霉发酵上清液的CMCNa酶活最高达到4.08 U/m L,是出发菌株的5.55倍,FPA酶活达到0.915 U/m L,较出发菌株提高了43.6%。酶学性质初步研究表明:粗酶液的最适p H为5.0,最适温度为50℃。     

利用RNAi抑制cre1基因转录提高里氏木霉表达纤维素酶

本研究采用RNA干扰技术(RNAi)对里氏木霉主要的转录抑制因子cre1基因的表达进行抑制,以期提高里氏木霉生产纤维素酶的能力。通过PCR,从里氏木霉的基因组中扩增得到cbh1启动子、反向的cre1基因片段(568~963 bp)、正向的cre1基因片段(655~961 bp)和cbh2终止子,利用DNA assembler方法将这些基因连接到pRS424质粒上,构建成p Cre1-i质粒。再将RNAi盒分作两个片段扩增,同时转化里氏木霉并通过PCR鉴定阳性转化子。摇瓶发酵显示其中一株转化子在纤维素诱导培养基中培养4.5 d后,其纤维素酶的滤纸酶活、内切葡聚糖酶活和CBHI酶活为0.67、3.70和0.46 U/m L,较出发菌株分别提高了1.3、1.8和5.6倍。通过实时荧光RT-PCR检测,发现该转化子中cre1基因的转录水平比出发菌株降低了43%。     

绿色木霉葡聚糖内切酶Ⅰ(EGⅠ)基因克隆与表达

绿色木霉Sn-9106是一株分解纤维素能力较强、能利用秸秆固体发酵生产纤维素酶的工业菌株.通常丝状真菌纤维素酶合成受纤维素、槐二糖等的诱导.本研究利用秸秆粉诱导绿色木霉Sn-9106纤维素酶基因,在诱导3.5d时,纤维素酶组分之一——葡聚糖内切酶Ⅰ的mRNA转录达到峰值,收集菌丝提取总RNA,以单链cDNA为模板,PCR扩增获得编码葡聚糖内切酶Ⅰ基因(egl1),去除信号肽序列后构建重组质粒PET-egl1,实现其在大肠杆菌中的表达,所得重组葡聚糖内切酶经组氨酸标签亲和层析纯化得到单一的E-GI蛋白,SDS-PAGE检测为49ku,活力为2.37U/mL.     

瑞氏木霉纤维素酶基因在酿酒酵母中的表达研究

从瑞氏木霉（Trichoderma reesei）cDNA文库中克隆到外切葡聚糖纤维二糖水解酶Ⅰ（CBHI）eDNA基因,将该基因分别连接到酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）表达载体pAJ401和pVT100_U上,构建了重组质粒pAJ401-cbhl和pVTIOO_U-cbhl。分别电转化2个重组质粒转移至酿酒酵母H158中,得到重组酵母HPC和HAC,实现了CBHI的分泌型表达。再将质粒pAJ401-cbhl转入已含有瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅰ基因egl的重组酵母Hlm中,构建了同时表达cbhl和egl的重组酵母菌株HMEPC。比较HMEPC和Hlm对纤维素底物的降解,前者滤纸酶活比后者提高14．3％,表明CBHI与EGI对滤纸降解有协同作用。     

瑞氏木霉内切葡聚糖酶基因在酿酒酵母中的表达研究

将PCR合成的瑞氏木霉 (Trichodermareesei) β 内切葡聚糖酶I(EGI)cDNA基因片断分别插入酵母met1 0和 pgk1启动子和终止子序列之间 ,构建了在不同启动子控制下 ,具有不同拷贝数的eg1表达分泌质粒pRS41 5ME、pRS41 5PE和 pRS42 5PE。通过电转化使重组质粒转移至实验室酿酒酵母H1 5 8菌株中 ,分别得到了 3株酵母转化子H1 p、H2p和H1m。在 3株酵母转化子中 ,重组 β 内切葡聚糖酶I都能在酶自身信号肽序列引导下进行分泌型表达。在YPD培养基中 3株重组酵母生长速率大致相同 ,H1m ,H1 p与H2 p的内切葡聚糖酶活力分别为 70 .4,1 2 6.7和 1 2 5 .0U/mL。     

葡萄糖氧化酶基因在黑曲霉中的分泌表达

通过PCR扩增从一株葡萄糖氧化酶生产菌黑曲霉中克隆得到1818bp葡萄糖氧化酶基因GOD,将GOD基因与糖化酶基因的5’同源臂、3’同源臂进行重叠延伸,构建葡萄糖氧化酶基因的表达框。将此表达框插入载体pSZH中,构建黑曲霉同源重组表达载体pSZH-GOD。将载体pSZH-GOD通过冻融法转化农杆菌AGL1,进而通过农杆菌介导法转化高产糖化酶的黑曲霉。经潮霉素筛选和PCR鉴定获得8株重组菌株。对8株重组菌株的发酵液上清液进行酶活测定,结果表明葡萄糖氧化酶基因在高产糖化酶的黑曲霉中得到了分泌表达,静置培养6d后其分泌表达的葡萄糖氧化酶酶活最高可达1.166U/mL,而在出发菌株中检测不到葡萄糖氧化酶的分泌表达。同时,重组菌株胞内表达的葡萄糖氧化酶最高酶活可达11.45U/mL,是出发菌株的266倍。此研究结果为简化葡萄糖氧化酶发酵生产工艺、提高酶产量提供了新的途径。     

哈茨木霉产水解热凝胶的内切β-1,3-葡聚糖酶的分离纯化

结合多种分离方法,从哈茨木霉(Trichoderma harzianum Rifai ACCC30371)的发酵产物中分离得到一种对不溶性多糖热凝胶具有较高水解活性的内切β-1,3-葡聚糖酶。结果表明,哈茨木霉发酵液经50%饱和度硫酸铵沉淀预处理后,依次经过HiPrep 26/10 desalting层析柱脱盐、QFF阴离子交换层析柱去除杂质蛋白,最终经Superdex 75凝胶柱纯化获得纯度较高的内切β-1,3-葡聚糖酶。最终酶活回收率为6.63%,内切酶比酶活由6.86U/mg提高到133.01U/mg,纯化倍数达到19.39倍。MALDI-TOF-TOF鉴定结果表明,该内切酶与产自绿色木霉的endoglucanase存在较高的同源性。     

UV-ARTP复合诱变选育高产纤维素酶菌株

该研究以拟康氏木霉（Trichoderma pseudokoningii）TP-89为出发菌株，利用紫外（UV）和常压室温等离子体（ARTP）复合诱变方法对其进行诱变，并对其遗传稳定进行测定，以期筛选高产纤维素酶且稳定遗传的突变菌株。结果表明，出发菌株TP-89通过UV诱变100 s,ARTP诱变120 s后，筛选出一株纤维素酶产量高且稳定遗传的正突变菌株UA-67，其在产酶培养基上培养4 d时，滤纸酶活为2.59 U/mL、内切酶活为4.26 U/mL、外切酶活为7.79 U/mL，较出发菌株TP-89分别提高85.0%、125.4%和70.1%。     

β-1，4-葡聚糖内切酶基因在大肠杆菌中分泌表达

采用重叠延伸PCR合成技术将乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)分泌蛋白基因序列usp45(81 bp)和瑞氏木霉(Trichoderma reesei)β-1,4-葡聚糖内切酶成熟蛋白序列egl3(657 bp)连接成融合基因usp45-egl3,构建了分泌型重组质粒pMG36e-usp45-egl3及重组大肠杆菌E.coli DH5α/pMG36e-usp45-egl3。分析重组大肠杆菌的表达效果及表达产物降解纤维素的能力。结果表明,重组大肠杆菌DH5α/pMG36e-usp45-egl3经14 h培养能分泌酶活为226 mU/mL的β-1,4-葡聚糖内切酶,并有效地降解了羧甲基纤维素钠。其中分泌的β-1,4-葡聚糖内切酶降解羧甲基纤维素钠生成还原糖的速率为2.35 mg/(h·mL)。     

里氏木霉产纤维素酶的条件优化及酶学性质研究

本文对里氏木霉产纤维素酶发酵培养条件及对其所产纤维素酶的酶学性质进行初步研究。结果表明,里氏木霉发酵产酶的最佳培养基为:麦麸1.8%、硝酸钠1.3%、碳酸钙0.3%、氯化钠0.2%、磷酸二氢钾0.3%;里氏木霉所产纤维素酶的最适反应条件为:pH 4.0、50℃,金属离子Fe2+、Co2+、Mn2+、Ca2+对酶活有促进作用,而Fe3+、Ag+对酶有抑制作用。经培养基优化后,发酵液上清中的最终酶活为116.64U/mL,是优化前的3.5倍。     

异淀粉酶产生菌的分离鉴定及异淀粉酶基因的克隆表达

目的:为了进一步提高淀粉的利用率,从微生物中获得高产量异淀粉酶的菌株。方法:本实验从富含淀粉的土壤中筛选出1株高产异淀粉酶的菌株,命名为LZ-5,通过菌落形态观察、生理生化特性实验、16S rDNA序列及gyrB基因分析,构建系统发育进化树并对其进行鉴定;根据NCBI上的迟缓芽孢杆菌(Bacillus lentus)异淀粉酶基因设计引物,扩增出异淀粉酶基因后,以pMD-18T为载体,构建重组质粒,导入到E.coli DH5a感受态细胞,挑选阳性重组质粒进行酶切鉴定及表达产物的检测。结果:LZ-5鉴定为枯草芽孢杆菌,所产异淀粉酶酶活力为10.9 U/mL;测序结果与NCBI上报道的异淀粉酶基因相似度达到96%,表明将枯草芽孢杆菌的异淀粉酶基因成功转化到大肠杆菌中。经IPTG诱导表达,构建的大肠杆菌工程菌,通过细胞破碎仪破碎后,测得异淀粉酶酶活力为28.4 U/mL,是菌株LZ-5的2.6倍。结论:细菌异淀粉酶基因重组表达是解决异淀粉酶活力低的主要策略之一。     

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。     

极耐热内切葡聚糖酶Cel12B的高效表达

海栖热袍菌 Thermotoga maritima 是嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的极耐热葡聚糖酶具有很好的热稳定性和潜在的可观工业用途。但嗜高温菌基因在大肠杆菌中表达水平较低,T．m 内切葡聚糖酶 Cel12B 基因带有信号肽,应用在线预测分析,通过 PCR 方法分别克隆 Cel12B 完整基因和不带信号肽基因至 pET-20b 载体, 构建重组质粒 pET-20b-Cel12B 和 pET-20b-Cel12B-WS,转化至大肠杆菌 JM109DE3诱导表达后,分析酶活,结果表明去除信号肽重组菌单位酶活是未去除信号肽重组菌11倍多。     

枯草芽孢杆菌基因的安全改良研究

为了构建能稳定表达外源基因且无抗性标记基因的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)工程菌。采用聚合酶链式反应(PCR)技术,分两段扩增定位于B.subtilis BJ3-2染色体上的谷氨酰胺酶基因(glsA)上下游基因片段作为同源臂。将同源臂及卡那霉素基因(Kan)克隆入温敏型载体pKSV7,构建了双交换载体pKUKD。并利用pKUKD质粒将kan基因定点整合入BJ3-2染色体上,通过Kan抗性筛选获得glsA敲除菌株BJ-kan。经检测BJ3-2菌株谷氨酰胺酶活力比重组菌株高3.2倍。结果显示:BJ3-2染色体上的基因可通过同源重组方式进行敲除与置换,为今后BJ3-2菌株以及野生型B.subtilis基因敲除与置换提供了更加便捷的方法。     

CONSTRUCTION OF AN ENDOGLUCANOLYTIC BREWING YEAST STRAIN

An endo-β(1, 4)glucanase encoding gene from fungal origin has been expressed in a brewing yeast strain. The yeast transformation was carried out using a previously reported system based in the acquisition of cycloheximide resistance. The plasmid transferred to brewing yeast showed some changes in restriction pattern of the 2 μ portion after transformation while cycloheximide resistance marker and endoglucanase gene were not affected. The drug resistance phenotype showed by the recombinant yeast was highly stable in non-selective conditions. The endoglucanase enzyme was detected in cell-free culture medium and showed high activities in liquid and solid media.     

在酿酒酵母中共表达sXYLA和XKS1及木糖发酵的初步研究

为改善重组酵母发酵木糖生产乙醇的能力,将定点突变改造后的Thermus thermophilus木糖异构酶基因sXYLA克隆到酵母表达载体pYX212并用于转化酸酒酵母Saccharomyces cerevisiae YPH499进行表达研究。酶活检测表明,改造后的木糖异构酶活性是未改造的1.91倍。在此基础上将改造后具有良好特性的木糖异构酶基因sXYLA和来自酸酒酵母的木酮糖激酶基因XKS1耦联,构楚得到重组表达质粒pYX-sXYLA- XKS1,在酿酒酵母YPH499中实现组成型共表达。结果表明,在84 h时重组菌发酵液酶活达到最高,木糖异构酶为0.624 U/mg蛋白,木酮糖激酶为0.688 U/mg蛋白。以葡萄糖和木糖为混合碳源初步进行半通氧发酵,代谢产物分析表明酸酒酵母重组菌木糖的消耗为4.75 g/L,乙醇的产量为0.839 g/L,分别比出发菌提高20.9%和14.8%,为酿酒酵母利用木糖发酵乙醇奠定基础。     

1,3-丙二醇氧化还原酶同功酶基因yqhD在肺炎克雷伯氏菌中的表达研究

以大肠杆菌(Escherichia coli)基因组为模板,PCR扩增出1,3-丙二醇氧化还原酶同功酶基因yqhD,经测序确认,将yqhD基因与四环素抗性基因TetR同时插入表达载体pUC18构建重组质粒pUC18-yqhD-TetR,重组质粒转化Klebsiella pneumoniae ME308;37℃,经1.0mmol/LIPTG诱导8h,重组肺炎克雷伯氏菌中1,3-丙二醇氧化还原酶同功酶的酶活力达到4.16U/mg,而对照菌株的酶活仅为0.62U/mg;将重组菌在摇瓶中进行微氧发酵培养,经IPTG诱导,可将60g/L甘油转化为33.8g/L1,3-丙二醇。     

碱性芽孢杆菌木聚糖酶基因的克隆及表达

本实验从广西红树林土壤中筛选出一株产木聚糖酶的耐碱菌HSL38,经过16S rDNA鉴定,其与碱性芽孢杆菌Bacillus halodurans C-125(GenBank：NC_002570.2)的同源性达到99%。参考Bacillus halodurans C-125的β-1,4-木聚糖酶基因xynA设计引物,扩增出HSL38中的β-1,4-木聚糖酶基因xyl-BH-G10,其与xynA的同源性达到99%,编码396个氨基酸残基(45.27kD),属于糖基水解酶GH10家族。将xyl-BH-G10基因与表达载体pET-30a-c(+)连接,构建重组载体,转化大肠杆菌E.coli BL21(DE3),IPTG诱导表达重组蛋白。结果表明,在最佳诱导条件下,木聚糖酶基因xyl-BH-G10在大肠杆菌细胞内高效表达,酶活力达到55.28U/mL,是原菌株HSL38发酵液酶活力的4倍。     

Cloning and optimized expression of a neutral endoglucanase gene (ncel5A) from Volvariella volvacea WX32 in Pichia pastoris

A cDNA fragment encoding a mature neutral endoglucanase with 366 amino acids was cloned from Volvariella volvacea WX32. Online analysis of amino acid sequence homology showed that the endoglucanase, designated as NCel5A, belongs to glycoside hydrolase family 5. The recombinant plasmid, pPIC9K-ncel5A, was transformed into Pichia pastoris GS115 by electroporation. Screening of multiple copies of the gene ncel5A in transformants was performed on YPD plates containing geneticin G418. One transformant expressing the highest recombinant NCel5A (rNCel5A) activity, numbered as GSNCel4-3, was chosen for optimizing expression conditions. In optimized conditions, the expressed rNCel5A activity was up to 4612 U/ml. SDS-PAGE and enzyme activity assays demonstrated that the rNCel5A, a glycosylated protein with an M.W. of about 42 kDa, was extracellularly expressed in P. pastoris. The rNCel5A showed the highest activity at pH 7.5 and 55°C and was stable at a broad pH range of 6.0-9.0 and at a temperature of 55°C or below.