黑曲霉表面展示南极假丝酵母脂肪酶B催化仲醇动力学拆分

光学活性仲醇是合成多种生物活性化合物的原料和关键中间体,微生物细胞表面展示酶在生物催化和生物转化制备生化产品等方面表现出良好的应用性。研究了黑曲霉表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)制备的全细胞催化剂(AN-CALB)动力学拆分仲醇的催化性能。以2-辛醇作为反应底物,研究了酰基供体、2-辛醇与乙酸异丙烯酯物质的量比、AN-CALB添加量、水活度、温度及溶剂对AN-CALB催化2-辛醇拆分的影响,确定最优反应条件为:以乙酸异丙烯酯为酰基供体、2-辛醇与乙酸异丙烯酯物质的量比1∶1、AN-CALB添加量50 g·L-1、水活度0.11、温度45℃、以甲苯为溶剂,在此条件下,反应12 h的底物转化率达47.4%,eep值为99.6%,E值大于600。在最优反应条件下,AN-CALB对8种仲醇均表现出较好的拆分效果,底物转化率最高接近50%。该研究为仲醇动力学拆分提供了新的催化剂选择。     

鳙鱼肠道菌群多样性及潜在益生菌的分离鉴定

该研究利用三代16S rRNA扩增子测序技术分析天然池塘生境鳙鱼肠道菌群特征,并从中分离潜在益生菌。该生境鳙鱼肠道菌群以厚壁菌门（Firmicutes,10.28%）和变形菌门（Proteobacteria,21.47%）为主。在属水平上,以未命名菌属ZOR006（21.63%）、严格梭菌属（Clostridium_sensu_stricto_1,10.84%）、罗姆布茨菌属（Romboutsia,10.34%）、类梭菌属（Paeniclostridium,9.63%）、甲基孢囊菌属（Methylocystis,8.74%）为主。为分离到既有利于营养物质的吸收又能抑制病原微生物的鳙鱼源芽孢杆菌（Bacillus）,对从该生境鳙鱼肠道中分离的菌株进行产酶、抑菌等功能相关益生特性试验。试验共分离出3株细菌,YB6、YB42和YB56,通过菌落形态观察及16S rRNA序列分析,鉴定结果显示其分别为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis strain）、暹罗芽孢杆菌（Bacillus siamensis strain）和解淀粉酶芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens strain）。试验结果表明,3株菌均具有良好的产胞外蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶及抑制病原菌的能力,可以作为促消化和病原拮抗益生菌做进一步的研究。     

毕赤酵母全细胞催化合成新型高倍甜味剂莱鲍迪苷A

本研究构建经密码子优化后的UDP-糖基转移酶UGT76G1和蔗糖合成酶AtSUS基因的重组毕赤酵母菌株GS115/p PIC9KUGT/p PICZA-At SUS,实现双酶在毕赤酵母中的胞内共表达。利用共表达菌株作为全细胞催化剂在体外进行催化反应,可成功将ST转化为RA,并在此基础上对其最适反应温度、反应p H、底物UDP浓度与底物蔗糖浓度条件进行优化。重组菌株经甲醇诱导,对不同发酵时间菌体的催化能力进行探究,确定发酵120 h菌体催化能力最佳,RA产量为0.58 mg/mL。对共表达菌株催化体系中全细胞催化条件进行优化,优化后的催化体系为:反应pH 7.0,UDP浓度1 mM,蔗糖浓度70 mM,MgCl_2浓度3 mM,ST浓度10 mg/mL,将OD_(600)为30的细胞与上述体系混合后在最适温度45℃下,200 r/min反应15 h,重组菌可将10 mg/mL ST转化为7.46 mg/mL RA,为RA酶法生物合成及其产业化应用提供技术支持。     

皱褶假丝酵母脂肪酶CRL1在毕赤酵母中的高效表达及其催化合成维生素E醋酸酯

本研究将经密码子优化的皱褶假丝酵母脂肪酶(Candida rugosa lipase) CRL1基因克隆到毕赤酵母分泌型表达载体pHKA,构建得到重组菌株GS115/pHKA-CRL1;经摇瓶发酵并结合甲醇诱导120 h处理,该菌株对底物对硝基苯酚丁酯(p NPB)的水解活力达到39.73 U/mL。通过对AOX1启动子和α分泌信号肽同时进行改造,进一步获得重组菌株GS115/pHKA-AOX1m/αm-CRL1,其脂肪酶活力提高达到63.63 U/mL。发酵液上清液经超滤浓缩、硫酸铵沉淀后,再经脱盐和阴离子交换层析处理,获得纯化的重组CRL1。该纯化工艺的纯化倍数为5.41倍,回收率为33.81%。而纯化重组CRL1的比酶活为984.5U/mg。重组CRL1的最适温度为40℃,最适pH为7.5;经40℃保温6 h,仍保留52.99%的相对活力;在偏酸性环境中较为稳定。以摇瓶发酵、真空冷冻干燥后的重组CRL1为催化剂,在无溶剂体系中催化合成维生素E醋酸酯,在最适反应条件下(200 mg D-α-生育酚、1 mL乙酸酐、100 mg CRL1、反应温度60℃、转速200 r/min、反应时间9 h),D-α-生育酚的转化率在97.00%以上。     

常压室温等离子体(ARTP)诱变选育高核酸酿酒酵母

核糖核酸(RNA)是一类非常重要的生物分子,降解后得到的核苷酸、核苷及碱基具有广泛用途。酿酒酵母是目前生产RNA的主要食品级微生物。本研究采用常压室温等离子体(ARTP)技术进行酿酒酵母诱变育种,利用氯化钾敏感性筛选,多次反复诱变最终得到在以糖蜜为碳源的摇瓶试验中RNA含量为112 mg-RNA/g-DCW,提高了39%的突变菌株Y17aM3。经过对Y17aM3培养条件优化后,确定生产RNA最适接种量为10%,最适p H为5.5,最适温度为26℃,且传代稳定性良好。研究发现在最佳培养条件下,添加磷酸可使Y17aM3的RNA含量提高至119 mg-RNA/g-DCW;添加蛋白胨可使Y17aM3的RNA含量提高至122 mg-RNA/g-DCW。上述结果不仅证明ARTP诱变育种方法突变效果显著,可应用于工业微生物的选育,而且有助于降低基于核苷酸的食品添加剂的生产成本。     

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。     

类芽孢杆菌碱性果胶裂解酶Pel在毕赤酵母中的高效表达

本研究全基因合成了来源于类芽孢杆菌的碱性果胶酶基因pel,克隆至p HKA载体上,成功实现其在毕赤酵母GS115中的分泌表达;并对信号肽和启动子进行优化,使得摇瓶发酵诱导168 h果胶裂解酶酶活达到432.36 U/m L。初步测定了果胶裂解酶Pel的基本酶学性质,其最适反应温度和p H分别为60℃、10.0;在50℃下处理300 min裂解酶活力保留90%以上,而在60℃下处理210 min,酶活力剩余约50%;在p H 9~12的50 m M各缓冲液中处理酶液16 h,酶活力仍然保留90%以上,该酶耐碱性强,但在偏酸性缓冲液中处理该酶,酶活力有所下降;同时研究了二价金属离子对果胶裂解酶活性力的影响,Ca~(2+)对Pel发挥裂解作用是必需的,Fe~(2+)、Mg~(2+)、Ni~(2+)对Pel均有激活作用,而金属离子螯合物EDTA的存在则使酶活力完全丧失;该酶在碱性条件下较好的稳定性决定了其潜在的工业应用前景。     

一种通过过表达毕赤酵母翻译相关因子提高重组蛋白胞内表达的策略

本研究为筛选对毕赤酵母重组蛋白表达有促进作用的翻译相关因子,扩增了毕赤酵母中包括核糖体蛋白翻译起始因子、翻译延伸因子、氨酰-tRNA合成酶、核糖体生物合成因子、核糖体分子伴侣五类翻译相关因子(共28个)的基因片段,并将上述基因片段与质粒pPICZA进行同源重组,进一步获得重组载体后分别转化至以增强型绿色荧光蛋白eGFP为报告蛋白的毕赤酵母中。之后通过测量计算120h内28个过表达翻译相关因子菌株的荧光蛋白表达量,筛选对毕赤酵母重组蛋白表达有潜在促进作用的因子,进一步以红色荧光蛋白mRFP为报告蛋白进行验证。结果表明:本研究共筛选到了6个对毕赤酵母重组蛋白胞内表达有促进作用的翻译相关因子eIF4A、eEF1A、eEF3、Ded81、Bcy1、Ssb。其中eIF4A、eEF1A、eEF3、Ded81、Bcy1、Ssb的eGFP单位菌体表达量分别增加了18.40%、18.80%、29.50%、28.45%、21.60%,mRFP单位菌体表达量分别增加了20.00%、8.00%、19.00%、5.40%、15.40%。Bcy1使得eGFP表达菌株生物量增加20.00%,mRFP表达菌株生物量增加30.90%。为从翻译层面提高毕赤酵母重组蛋白表达提供了思路。     

恶臭假单胞杆菌肌酐酶在大肠杆菌中的表达及其酶学特性分析

肌酐酶(Creatininase)是肌酐酶法检测的一个关键酶,将恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)肌酐酶基因(Cre)克隆至原核表达载体p ET-28a(+),通过IPTG的诱导,实现了肌酐酶Cre在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)的可溶性表达。表达产物经60℃加热处理、Ni-NTA亲和层析和Sephadex G-200分子筛层析,分离纯化出重组肌酐酶,回收率为29.3%,其比酶活达到489.17 U/mg,是已有文献中报道中的最高水平。进一步进行酶学特性分析,结果表明其最适反应温度为60℃,50℃以下可以稳定保存,具有良好的热稳定性;最适p H值为7.0,在p H 7.0~8.0条件下比较稳定;Cu2+会抑制肌酐酶的活性;Mn2+、Zn2+和Co2+对肌酐酶有明显的激活作用;EDTA、SDS、Tween-20、Tween-80和Trinton-100几乎对酶活力没影响;Na N3不影响酶的活力。以肌酸为底物时,酶动力学常数Km值为47.38 mmol/L。本研究在大肠杆菌系统成功实现肌酐酶的可溶性表达,进行分离纯化并测定其酶学性质,为肌酐酶的表达和潜在工业化应用提供理论基础。     

大肠杆菌分泌表达烟酰胺单核苷酸合成途径酶及催化体系优化

烟酰胺单核苷酸（NMN）是具有重要医用价值的NAD+前体,通过信号肽PelB实现大肠杆菌BL21(DE3)分泌表达催化NMN合成的烟酰胺磷酸核糖转移酶（Sfnampt）、磷酸核糖焦磷酸激酶（Tkprs）和核糖激酶（Erbks）。对三酶的酶学特性分析显示,Sfnampt、Tkprs和Erbks的最适反应温度分别为45、50和37 ℃,最适pH值分别为7.5、8.5和5.5。热稳定性分析发现,Sfnampt在35 ℃热稳定性良好而在40~55 ℃较差;Tkprs在40~60 ℃热稳定性良好;Erbks在25~40 ℃热稳定性良好而在45 ℃较差。酶动力学分析可知,Sfnampt、Tkprs和Erbks的Vmax分别为0.65 μmol/(L•min)、2.37 μmol/(L•min)、12.58 μmol/(L•min),Km分别为2.87 μmol/L、25.48 μmol/L和74.13 μmol/L,Tkprs、Erbks与已表征的Prs、Rbks相比底物亲和力好。将分泌表达的三酶用于催化合成NMN,温度37 ℃、pH值8.0为较优催化条件。底物ATP以及酶Sfnampt在反应体系中为关键因素,经底物和酶配比优化后,使用三酶经过7 h催化可获得5.50 μmol/L的NMN。该研究在大肠杆菌系统成功实现了NMN合成途径酶的分泌表达,为NMN合成提供了新思路。