酿酒酵母过表达Ehrlich途径基因高效合成色醇

色醇(indole-3-ethanol, IET)正在日益成为重要的医药和化工合成的中间体,但是其合成目前还是以化学合成为主。该文通过对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Ehrlich途径相关基因的研究,利用不同基因的组合,通过生物生产IET来解决化学合成不环保、成本高的问题。该研究对涉及色氨酸代谢到IET的代谢途径中相关的13个基因根据中间产物吲哚丙酮酸和吲哚乙醛的代谢过程进行了分步骤的过表达,运用高效液相色谱对发酵液进行产物的检测,同时检测竞争途径副产物对羟基苯乙醇和苯乙醇的变化,探索出了最适合的利于IET生物生产的基因组合,并探究出了该过程的主要限速步骤,使IET在添加5 mmol/L色氨酸情况下得到了1.09 mmol/L的产量。     

血清铁蛋白化学发光免疫分析方法的建立及临床应用

利用链霉亲和素-生物素放大系统及双抗夹心法,建立检测血清铁蛋白的化学发光免疫分析方法。将生物素、辣根过氧化物酶分别标记铁蛋白的一对抗体,以链霉亲和素包被96孔发光板,铁蛋白标准品与国际标准品进行溯源,并对本法的各项性能指标进行评价。收集300份临床血清样本,使用本法与进口试剂盒同时检测,检测结果显示:相关系数r为0.97,本法的线性测量范围为10～800 ng/mL,灵敏度为0.2 ng/mL,批内、批间的变异系数(CV%)分别为3.4%～5.5%及5.0%～7.3%,与癌胚抗原、人白蛋白、人类心脏铁蛋白以及血红蛋白交叉反应率均小于1%。本法37℃、9 d热稳定性良好。表明所建立的方法各项指标均满足临床检测要求,抗体及样本用量少,操作简便,反应迅速,便于临床应用,可替代国外同类试剂盒。     

毕赤酵母多基因组装系统的构建及其在2-苯乙醇合成中的应用

巴斯德毕赤酵母是一种优良的外源蛋白生产平台,近年来也被用于发酵生产高附加值化学品。为了使产品生产适应发酵工业的需要,常需要对毕赤酵母进行代谢改造,同时表达多个基因。该文设计并建立了一种毕赤酵母多基因组装系统,利用golden gate克隆实现多元件整合,并通过Cre-lox系统去除抗性标签。该系统可实现同时游离或整合表达多个基因,插入位点、启动子、终止子均可灵活调整。利用这一系统对毕赤酵母进行改造,用于发酵合成高价值化学品2-苯乙醇。通过游离表达比较不同来源的关键基因,并整合表达2-酮-3-脱氧-D-阿拉伯庚酮-7-磷酸合酶ARO3、ARO4^K229L和ARO5,分支酸变位酶ARO7^G141S和预苯酸脱水酶PHA2基因,最终重组菌株PE-3合成了408.4 mg/L 2-苯乙醇,是出发菌株的10倍以上。该研究建立多基因组装的系统可用于毕赤酵母代谢工程,构建适用于发酵生产蛋白或其他代谢产物的重组菌株。     

毕赤酵母甲酸脱氢酶辅因子特异性改造及应用

甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase, FDH, EC 1.2.1.2)在发酵工业中常被应用于酶法辅因子再生系统。为了改造巴斯德毕赤酵母甲酸脱氢酶(FDH from Komagataella phaffii,KphFDH)的辅因子特异性并应用于体外NADPH辅因子再生系统,研究基于多序列比对和文献调研的结果,确定了D195、Y196为突变位点,构建了16个突变体,并表征了野生型和突变体的比酶活力和酶促反应动力学。得到最优的NADP⁺特异性突变体为KphFDH^D195Q/Y196R,其对NADP⁺的催化效率(k_cat/K_m)为1.967 L/(mmol·s),催化特异性比率[(k_cat/K_m^NADP+)/(k_cat/K_m^NAD+)]为36.426;以NADP⁺作为辅因子时,对甲酸的催化效率(k_cat<...     

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。     

大肠杆菌中dAb一级结构与可溶性表达关联

抗体类药物研发是药物发展的一个重要研究方向,目前已有许多抗体在原核表达体系中成功表达。人们通常采用"试错法"优化表达系统,提高蛋白质产量,但该方法费时费力且成功率低,因此迫切需要探索氨基酸组成与蛋白质可溶性表达水平之间的关联,以指导表达系统的选择或蛋白质分子的定向改造。在单域抗体dAb分子的C端末尾添加一个氨基酸,发现单个氨基酸的改变足以引起蛋白质可溶性表达量发生显著变化。通过层次聚类、Cluster Omega对dAb氨基酸序列与表达水平分别进行分类,发现两者分类一致的比例达到70%,证明了氨基酸序列与蛋白质表达水平间的关联。通过对65个CDR随机突变的dAb分子进行线性建模分析其可溶性表达量,发现对dAb胞外质量分数有显著影响作用的氨基酸组合为S(丝氨酸),R(精氨酸),N(天冬酰胺),D(天冬氨酸),Q(谷氨酰胺),Y(酪氨酸),F(苯丙氨酸),G(甘氨酸),对dAb胞内质量分数有显著影响作用的氨基酸组合为G,R,C(半胱氨酸),N,S,Y,K(赖氨酸),A(丙氨酸),对dAb蛋白质总量有显著影响的组合为R,S,G,N,Y,C,Q,F,T(苏氨酸)。其中R、S和G的含量显著影响dAb的可溶性表达量且该影响不受分布位置的影响。蛋白质的极性亦是其可溶性表达水平的显著影响因素。     

微生物降解尼古丁的分子生物学研究进展

尼古丁是烟草、烟气以及烟草废弃物中的主要有害成分之一。有关可降解尼古丁微生物的筛选及其尼古丁代谢的分子机理已引起人们的关注。近年来,利用分子生物学和生物化学新技术对嗜尼古丁菌中降解质粒pAO1进行了较系统的研究,通过pAO1全序列的测定,揭示了代谢尼古丁基因结构,确定了一些尼古丁代谢过程中的关键酶及其活性,使尼古丁的微生物体内代谢分子机理研究取得了重要突破。综述了微生物降解尼古丁的关键酶及相关基因研究进展,并就尼古丁降解功能基因的开发和利用进行了展望。     

生物反应器中表达ScFv大肠杆菌细胞自溶的分析

表达外源蛋白细菌培养过程中的细胞自溶现象是一个普遍性的过程工程问题。在相同发酵培养条件下,研究生物反应器中大肠杆菌W3110表达全人源化单链抗体片段(Single chain antibody fragments,ScFv)工程菌和野生菌的外源蛋白表达及细胞活性的差异,发现外源蛋白高效表达并积累在细胞内,大部分活细胞较野生菌提前6 h进入活着但不可培养(Viable but nonculturable,VBNC)状态,进而发生细胞自溶。分析工程菌与野生菌中胁迫应激和自溶途径基因转录水平表达谱,发现外源蛋白表达过程中热激途径rpo H,dna K,dna J,gro EL,gro ES;酸胁迫途径rpoS,gadE,gadX;氧胁迫途径sodA,katE均出现表达波峰,而发酵罐中细胞自溶过程中外膜蛋白基因ompA,ompC,ompW,ompX表达量显著下降,但rpoE并未出现持续高表达。这些发现为后续ScFv表达宿主细胞抗胁迫和自溶控制策略提供了新思路。     

谷氨酸棒杆菌中基因NCgl2632的敲除和过表达对三种外源蛋白表达的影响

谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)作为应用日益广泛的蛋白表达宿主菌,其全基因组虽然已经被测序,但是一些影响蛋白表达的关键基因仍未被研究。基因NCgl2632被预测可能是影响谷氨酸棒杆菌能量代谢的关键基因之一。因此该文首先分别构建了NCgl2632敲除菌株、NCgl2632过表达菌株,测定了生长曲线和胞内ATP水平的变化,并用增强绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein, eGFP)和重链抗体可变区蛋白(variable domain of heavy chain antibody, VHH)验证该基因表达水平的变化对外源蛋白表达的影响,发现敲除该基因对外源蛋白表达量提高有利。同时,由于前期工作中发现NCgl0909的敲除表型比较有利于外源蛋白表达水平的提高,因此在其基础上构建了C.g 15647ΔNCgl2632ΔNCgl0909双敲除菌株,并表达VHH蛋白进行了验证。此外,该文还选取了一种有潜力的蛋白human MutT homolog 1(hMTH1)进行了表达验证和活性检测,由于其分子质量较小且较稳定易于...     

一株对烟草甲高毒力的苏云金芽孢杆菌的分离与鉴定

从河南各大烟厂采集烟叶258份,采用醋酸钠分离法分离到19株含伴孢晶体、类似苏云金芽孢杆菌的菌株.通过对烟草甲的生物测定,分离出一株对烟草甲高毒力的菌株,命名为Bt117.经形态特征、生理生化特性、16S rDNA鉴定,确定该菌为苏云金芽孢杆菌.