重组蔗糖异构酶的制备及应用条件优化

对重组菌株E.coli BL21(DE3)/p ET-24a-pal I摇瓶发酵产酶进行研究,探讨了3 L发酵罐中不同乳糖诱导浓度对菌体高密度发酵产酶的影响。结果表明,摇瓶发酵得到胞外上清酶活253.1 U/m L,3 L发酵罐高密度发酵时,在0.4 g/(L·h)乳糖诱导浓度下,发酵上清酶活可达到最大值654 U/m L。对重组蔗糖异构酶转化蔗糖生成异麦芽酮糖的酶转化条件进行了优化,结果表明,当底物浓度为400 g/L,反应初始p H 6.5,温度30℃,加酶量20 U/g蔗糖,转化时间8 h,异麦芽酮糖可以达到最大转化率87.9%。     

重组大肠杆菌产腈水解酶的培养条件优化

以产腈水解酶重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/pET-28b-NIT为出发菌株,在摇瓶培养的基础上,建立5 L发酵罐上重组大肠杆菌产腈水解酶的高密度发酵工艺。通过分批补料培养工艺优化,表明碳、氮源的浓度以及诱导剂的浓度和诱导时机是影响菌体生长和酶活的重要因素。在优化条件下,对E.coli BL21(DE3)/pET-28b-NIT进行14 h的分批补料培养,菌体细胞浓度为13.7 gDCW/L,较优化前提高了4.3倍;腈水解酶体积酶活为36 990 U/L,较优化前提高了5.1倍。     

敲除ptsG基因及共表达透明颤菌血红蛋白提高大肠杆菌SHMT产量

利用Red同源重组技术敲除大肠杆菌BL21(DE3)的ptsG基因,得到ptsG基因缺失菌株BL21(DE3)ΔptsG。构建重组质粒,得到表达大肠杆菌丝氨酸羟甲基转移酶(serine hydroxymethyltransferase,SHMT)工程菌株BL21(DE3)/pET-glyA、BL21(DE3)ΔptsG/pET-glyA,及共表达SHMT和透明颤菌血红蛋白(Vitreoscilla hemoglobin,VHb)工程菌株BL21(DE3)ΔptsG/pET-SV。在LB培养基中,BL21(DE3)ΔptsG/pET-glyA菌株与BL21(DE3)/pET-glyA菌株生长情况没有明显差异,BL21(DE3)ΔptsG/pET-SV菌株稳定期的OD 600 nm值比BL21(DE3)ΔptsG/pET-glyA菌株提高了21.3%,在LBG培养基中,稳定期BL21(DE3)ΔptsG/pET-glyA菌株OD600 nm值比BL21(DE3)/pET-glyA菌株提高了19.4%,BL21(DE3)ΔptsG/pET-SV菌株OD600 nm值比BL21(DE3)ΔptsG/pET-glyA菌株提高了21.5%。在LBG培养基中,经过异丙基-β-D-硫代半乳糖苷诱导,与对照菌株BL21(DE3)/pET-28a相比较,两种单表达工程菌株产SHMT活力分别是其6.4倍和7.7倍,共表达工程菌株产SHMT活力是其9.6倍。实验结果表明,敲除ptsG基因能够增加大肠杆菌在含葡萄糖培养基中的生长量及SHMT表达量,共表达VHb能进一步提高菌株生长量和SHMT产量。     

乳糖诱导D-塔格糖3-差向异构酶基因在大肠杆菌中的表达

以D-塔格糖3-差向异构酶高效表达菌株BL21(DE3)/pET22b-cbdte为研究对象,考察乳糖作为诱导剂诱导D-塔格糖3-差向异构酶在大肠杆菌BL21(DE3)中表达的可行性.在摇瓶发酵条件下,从诱导时机、诱导剂浓度、诱导时间及诱导温度等四个方面,研究诱导条件对目的蛋白表达的影响.结果表明,工程菌培养至对数生长中期OD值为1.0左右后,加入终浓度为5g/L的乳糖,于20℃的条件下诱导7h,可获得最大酶活.与异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)最适诱导条件相比,优化后的乳糖诱导酶活提高82.7％,可溶性目的蛋白的表达量提高99.5％,菌体生物量提高30.5％.研究结果为乳糖作为诱导剂应用于D-塔格糖3-差向异构酶的工业化生产提供有益的参考和借鉴.     

重组大肠杆菌产Bacillus subtilis 168来源γ-谷氨酰转肽酶的摇瓶发酵优化

为实现来源于Bacillus subtilis的γ-谷氨酰转肽酶(GGT)高效胞外分泌表达,以基因工程菌E.coli BL21(DE3)/p ET-20b(+)/ggt为出发菌株,对其发酵产酶的诱导条件和培养基进行优化。最终确定其最优发酵培养基为:10 g/L甘油,21 g/L酵母粉,7 g/L蛋白胨,130 mmol/L磷酸盐;发酵条件为:37℃、200 r/min培养4 h,加入0.2 mmol/L IPTG后转入25℃,诱导40~48 h,优化后酶活达到81.2 U/m L,是未优化前的1.9倍。本研究结果为目前国内报道大肠杆菌摇瓶发酵产γ-谷氨酰转肽酶的最高酶活,为该酶的工业化生产奠定了基础。     

人源内皮抑素在大肠杆菌中的可溶性表达

为高效制备人源内皮抑素(human endostatin, hEDN),解决其在大肠杆菌中的可溶性表达。该研究在大肠杆菌BL21(DE3)中分别构建了hedn单基因、融合标签共表达和融合表达系统,将重组菌在异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside, IPTG)诱导下进行摇瓶发酵,通过SDS-PAGE分析及串联飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight/ionization time of flight, MALDI-TOF/TOF)鉴定hEDN的表达情况。结果表明,在构建的重组菌中只有含有谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase, GST)促溶标签的重组菌株BL21(DE3)/pGEX-6p-1-hedn能成功实现hEDN融合蛋白的可溶性表达。进一步地,通过改变诱导温度、诱导时间、诱导剂IPTG浓度及加入诱导剂IPTG时间来优化hEDN融合蛋白的表达条件,最终确定hEDN融合蛋白的最佳发酵条件为20℃,8...     

重组大肠杆菌产淀粉分支酶的发酵条件探索

淀粉分支酶可增加淀粉的α-1,6-糖苷键,从而改善淀粉的理化特性和生理功能。本文以可胞内表达Geobacillus thermoglucosidans淀粉分支酶的重组大肠杆菌BL21(DE3)(pET-20b(+)/be)为研究对象,首先研究了超声波提取胞内淀粉分支酶的条件,结果显示,当超声波输出功率为325W,总工作时间为15min,菌液OD600为1.4时,超声波破壁效果最佳。在此基础上,对重组大肠杆菌产淀粉分支酶的摇瓶发酵条件进行了探索,结果表明,最适发酵培养基为TB,初始pH为7.0,在25℃、IPTG浓度为0.01mmol/L下诱导培养12h,发酵所得菌体经超声后产生的淀粉分支酶总酶活最高为222.4U/mL。     

特异腐质霉角质酶在大肠杆菌中的表达和发酵优化

应用大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)BL21(DE3)表达系统实现特异腐质霉(Humicola insolens,H.insolens)来源角质酶的重组表达。对重组角质酶进行酶学性质研究,发现其最适pH为8.5、最适温度为80℃,并有良好的pH稳定性和温度稳定性。经3L发酵罐中扩大培养并进行发酵条件优化,其最佳发酵条件:发酵前期控制菌体生长pH 7.0、温度37℃,培养时间12~14h;菌体浓度OD600达到50时进入诱导期,调节温度降至30℃,恒速流加0.2g/(L·h)的乳糖溶液进行诱导,总发酵周期为36h,最高酶活2 233U/mL,是摇瓶水平酶活的13倍。     

耐高温α-淀粉酶高密度高表达发酵条件的优化

通过摇瓶实验对产耐高温α-淀粉酶的重组菌E.coli BL21的高密度高表达发酵条件进行研究。考察不同培养基和不同发酵条件对该菌株产耐高温α-淀粉酶的影响,并利用正交试验进行优化。结果表明:在葡萄糖0.5g/L,酵母粉15g/L,pH6.5,诱导时机为接种后发酵4h,诱导时间为6h,IPTG添加量为0.8mmol/L,接种量为体积分数3%的优化条件下,该重组菌发酵液菌体生物量为原来的1.29倍,酶活力达到8.754U/mL,是原来的1.55倍,目的蛋白的表达量也为原来的1.24倍。     

重组β-半乳糖苷酶的制备及转化条件优化

以前期构建的产Bacilluscirculansβ-半乳糖苷酶重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/pET-20b-lac为菌种,进行摇瓶发酵诱导培养,培养24 h胞外上清酶活达15 U/mL。利用制备的β-半乳糖苷酶粗酶液进行酶转化实验。优化了酶转化条件,考查了初始pH、反应温度、乳糖质量浓度、加酶量和反应时间等因素对低聚半乳糖产率的影响。确定最优转化条件为:初始pH 6.5、反应温度55℃,起始乳糖质量浓度为700 g/L,加酶量为8 U/mL。在此条件下反应16 h,低聚半乳糖转化率可达57%。     

重组大肠杆菌补救途径合成2′-岩藻糖基乳糖的分子克隆和产物合成分析

2′-岩藻糖基乳糖作为人乳寡糖中含量最多的一种，对婴幼儿健康生长发育有重要作用，是极具应用价值的母乳概念配方奶粉添加剂。该研究通过比较不同来源的α-1,2-岩藻糖基转移酶，选定幽门螺杆菌来源的α-1,2-岩藻糖基转移酶基因fucT2与脆弱拟杆菌来源的L-岩藻糖激酶基因fkp共表达，构建了2′-FL的补救合成途径。对乳糖转运蛋白LacY以及2′-FL运出蛋白伯氏耶尔森氏菌来源的糖转运蛋白Tpyb或大肠杆菌来源的糖转运蛋白SetA适量过表达，大幅增加了胞外产物浓度。比较BL21(DE3)、C41(DE3)、JM109(DE3)这3种菌株的2′-FL合成能力，得到了基于JM109(DE3)的2′-FL最终合成菌株J2-V8。通过发酵条件优化，在摇瓶中48 h得到2′-FL的胞外质量浓度为2.67 g/L,较初始菌株提高了5倍，转化率为0.82 mol/mol岩藻糖，以上结果为2′-FL的生物制备技术开发提供了借鉴。     

纤维微菌β-1,3-葡聚糖酶的克隆表达及对灵芝细胞壁的水解作用

该文旨在研究一种酶解灵芝(Ganoderma lucidum)菌丝体从而提高其胞内蛋白提取效率的方法。通过PCR方法扩增获得纤维微菌(Cellulosimicrobium sp.)CICIM6906的β-1,3-葡聚糖酶编码基因，该基因命名为bgl6906并与表达载体连接，构建重组质粒pET28a-bgl6906,重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3),获得重组大肠杆菌BL21(DE3)/pET28a-bgl6906。重组菌在TB培养基中进行诱导表达，表达产物在自身信号肽引导下大部分分泌到细胞外。以茯苓多糖为底物时，重组酶BGL6906纯酶比酶活力为567.8 U/mg,最适pH为5.5,最适温度为50℃。重组菌在15 L发酵罐中发酵72 h胞外酶活力达到67 U/mL。重组酶BGL6906与果胶酶交替水解灵芝菌丝体培养物，可以有效水解细胞壁，获得部分原生质体。进一步辅助短时超声波破碎可以大幅度提高灵芝胞内产物的释放。     

嗜酸芽孢杆菌普鲁兰酶在大肠杆菌中的表达及发酵优化

为了在3L发酵罐水平上提高重组菌E.coli BL 21(DE3)/pET20b(+)-BapulA的普鲁兰酶的表达量和胞外分泌,将嗜酸芽孢杆菌普鲁兰酶(Bacillus acidopullulyticus)在大肠杆菌中进行重组表达,并在3L发酵罐水平上对重组菌进行发酵优化,考察了发酵条件对重组酶表达的影响。重组菌发酵的最佳条件为:发酵前期菌体生长温度和pH分别为30℃和7.0,当菌体浓度OD_(600)达到50时,发酵温度降低至25℃,此时调节pH为6.2,同时开始流加乳糖[0.4g/(L·h)]进行诱导;在发酵过程中,当菌体浓度OD_(600)依次达到15,45,75时,分别加入浓度为1.5g/L的甘氨酸,当菌体OD600为105时,再加入浓度为3g/L的甘氨酸。发酵结束后普鲁兰酶的胞外酶活达659.0U/mL,最高总酶活达1 910.1U/mL,与摇瓶的初始总酶活(41.1U/mL)和胞外酶活(6.5U/mL)相比,分别提高了45.4倍和100倍。     

高分子量腈水合酶工程菌生产烟酰胺的工艺建立

为提高表达玫瑰色红球菌(Rhodococcus rhodochrous J1)来源的高分子量腈水合酶大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)/pET-24a(+)-nhh Brbs Arbs G(BAG)的菌体酶活,建立了合适的烟腈全细胞催化工艺以及重组工程菌的高密度发酵工艺。采用正交试验L_9(3~4)对摇瓶培养基中各组分进行优化,比较烟腈底物流加和底物分批补料工艺,对重组菌进行分批补料高密度发酵培养。培养基优化后其菌体生物量提高到4.42 gDCW/L,细胞比酶活提高到30.91 U/mgDCW;与烟腈底物流加相比,烟腈分批补料工艺更适合烟酰胺的生产,通过此工艺的反应,摇瓶发酵后的BAG能够生产390 g/L烟酰胺;对BAG进行5 L发酵罐分批补料扩大培养,菌体生物量最高达到73.97 gDCW/L(OD600=200),细胞比酶活最高为42.70 U/mgDCW,单位发酵液酶活最高为2 813 U/mL,用较高密度的发酵罐培养后重组菌进行烟腈催化反应,产物质量浓度能达到537 g/L,是已报道的大肠杆菌重组表达腈水合酶产烟酰胺所得终质量浓度的最高水平。     

大肠杆菌表达古菌基因的发酵条件研究

对重组大肠杆菌BL21(DE3)表达古菌基因的发酵条件进行了研究,最终确定葡萄糖浓度为10g/L,蛋白胨浓度为19g/L,酵母膏浓度为11.5g/L,硫酸铵浓度为4g/L,磷酸盐浓度为100mmol/L,硫酸镁浓度为10mmol/L.当菌体密度(OD600)达到7.0左右时,加入乳糖至终浓度1g/L,继续诱导培养8h,古菌高温酸性α-淀粉酶酶活力最高达192U/mL.在分析了该菌对葡萄糖利用情况的基础上,对该菌进行了pH-stat流加培养,36h菌体浓度与高温酸性α-淀粉酶活力分别达到67和600U/mL,比摇瓶最好结果分别提高了5.1和3.1倍.     

普鲁兰酶突变体文库高通量筛选方法的建立及应用

在摇瓶水平实现普鲁兰酶基因(Gen Bank Accession No:AX203843)在大肠杆菌BL21(DE3)的异源表达,并成功按规格缩小实现了基于深孔板的高通量细胞培养,同时建立了基于深孔板的普鲁兰酶酶活快速高效的高通量检测方法。利用易错PCR技术对普鲁兰酶基因进行定向进化,突变基因产物重组于表达载体p ET-28a(+)-pel B中,并导入大肠杆菌BL21(DE3)构建突变体文库,利用该高通量筛选方法实现了突变体文库的快速高效筛选并获得了一株突变菌株4A4,其表达量提高了46.5%。该方法不仅适用于淀粉酶、纤维素酶等酶类的高通量筛选,同时为菌株文库的筛选以及蛋白质的定向进化提供了一种新思路。     

精氨酸缺陷型菌株发酵生产反式-4-羟脯氨酸

为了获得高产反式-4-羟脯氨酸的菌株,基于大肠杆菌的代谢网络模型的指导,以大肠杆菌E.coli BL21(DE3)Δput A为出发菌株,通过基因敲除技术成功敲除arg B基因,阻断L-脯氨酸合成的前体物L-谷氨酸的分支代谢途径,增加L-脯氨酸合成的代谢流,构建了精氨酸缺陷型菌株E.coli BL21(DE3)Δput AΔarg B。同时转入表达质粒p UC19-pro B2A-Ptrp2-hyp,该质粒含有突变基因pro B2,该突变基因所编码的谷氨酸激酶受L-脯氨酸的反馈抑制作用显著降低。摇瓶发酵结果表明,在外源添加600 mg/L L-精氨酸时,该重组菌株产反式-4-羟脯氨酸的量达到312.67 mg/L,较菌株E.coli BL21(DE3)Δput A/p UC19-pro B2A-Ptrp2-hyp提高了25.29%。     

sucA缺失型大肠杆菌菌株的构建与发酵条件优化

反式-4-羟脯氨酸在多领域具有重要应用价值。为了进一步提高反式-4-羟脯氨酸的产量,在已构建好的E. coli BL21(DE3)△putA的基础上,敲除基因sucA的同时插入密码子优化后的反式-4-羟化酶基因(hyp),并将构建好的质粒pUC19-ptrp2-hyp-vgb导入该基因敲除菌株中。之后在摇瓶水平上,单因素优化发酵条件与发酵培养基的组分,并通过正交实验进一步确定敲除菌株的培养条件。结果表明:与含有同样质粒的原菌和两种单敲除菌E. coli BL21(DE3)△sucA、E. coli BL21(DE3)△putA相比,E. coli BL21(DE3)△putA△sucA双敲除菌具有最高的全细胞酶活,大约是原菌的2.6倍;在摇瓶水平上,发酵条件优化后,以100 mmol/L的L-脯氨酸为底物进行发酵,12 h后可得到1.08 g/L的羟脯氨酸,是优化前的3.87倍。     

乳糖诱导对重组大肠杆菌表达CGTase的影响

以重组环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)表达菌株BL21(DE3)作为研究对象,比较IPTG和乳糖诱导对重组大肠杆菌表达CGTase量的影响,确定优化诱导方式。以Geobacillus CHB1的基因组DNA为模板,采用PCR技术克隆CGTase基因;利用分子操作技术构建携带有大肠杆菌Omp A信号肽的分泌型表达质粒p EASY-E2-Omp A-CGT,重组质粒热激转化至Escherichia coli BL21中进行表达;在摇瓶发酵条件下,分别以IPTG和乳糖作为诱导剂,通过SDSPAGE分析和测定胞外酶活,确定优化诱导方式。CGTase基因在Escherichia coli BL21中实现表达,且具有一定量的重组CGTase分泌至胞外;乳糖诱导的蛋白表达量优于IPTG诱导,不易形成包涵体;乳糖最佳的诱导起始菌浓度OD600为1.4,诱导浓度、温度分别为0.5%和25℃,分批流加乳糖5次和一次性加入,重组CGTase表达量无明显差异;经初步优化,胞外酶活达19.87 U/m L。Geobacillus CHB1 CGTase基因在大肠杆菌中成功实现胞外表达,乳糖可替代IPTG诱导重组CGTase。     

灰产色链霉菌海藻糖合成酶的自诱导表达及两阶段温度控制发酵的优化

克隆灰产色链霉菌海藻糖合成酶基因(tres),导入大肠杆菌BL21(DE3)中高效表达,并对重组菌自诱导发酵条件进行优化。采用简并PCR的方法扩增灰产色链霉菌海藻糖合成酶基因(tres),将tres基因和表达载体p ET28a连接,构建重组质粒p ET28a-tres,将其转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,筛选重组子进行自诱导表达。利用HPLC法测定酶活研究温度对自诱导发酵海藻糖合成酶催化酶活的影响。该研究成功构建了重组大肠杆菌BL21(DE3)。重组菌自诱导表达最优发酵条件:采用两阶段温度控制,37℃培养2.5 h,25℃继续培养14 h,并添加3%乙醇,酶活达到1.29×104U/m L,与传统IPTG恒温培养方式相比酶活提高了55.25%,海藻糖得率达71%。