Thermococcus siculi HJ21高温普鲁兰酶基因的克隆表达及其热稳定性保护剂研究

普鲁兰酶是水解α-1,6糖苷键的淀粉脱支酶,可提高淀粉制糖的糖化率。该研究将古菌Thermococcus siculi HJ21的超嗜热普鲁兰酶Pul-HJΔ782基因克隆在冷休克启动子cspA的质粒pColdⅠ,在宿主大肠杆菌(Escherichia coli)BL21中诱导表达,研究其酶学性质,通过单因素和响应面试验优化该酶的热稳定性保护剂,并考察保护剂对酶水解马铃薯淀粉的影响。结果表明,该酶的最适作用温度和pH分别为90℃和6.5,在温度80~100℃及pH 4.0~9.0范围稳定性良好。最佳热稳定性保护剂配方为Ca^(2+)添加量0.15 mol/L、甘油添加量5.4%、Tween 20添加量3.8 mL/L、明胶添加量4.0 g/L。在该优化条件下,90℃保温12 h后,酶活保留率为97.43%,比对照组提高了34.94%。该酶的糖化率显著提高,对马铃薯淀粉糖化40 h葡萄糖当量(DE)值为58.35%,比对照组比提高了11.78%。

海洋α-葡萄糖苷酶的克隆表达及其制备高纯潘糖的研究

潘糖是含α-1,6糖苷键的低聚异麦芽糖,α-葡萄糖苷酶是制备潘糖的关键酶制剂。本研究对深海热液口超嗜热古菌(Thermococcus siculi HJ21)中的α-葡萄糖苷酶序列进行合成,并克隆入载体pET29a,在大肠杆菌BL21中表达,通过His Trap HP层析柱纯化获得纯酶,以SDS-PAGE电泳测定α-葡萄糖苷酶分子量,并研究了酶的性质和其转糖苷作用。结果表明:该基因为729 bp,编码242个氨基酸,分子量约为27.2 kDa。该酶最适催化温度和pH分别为40℃和6.0。在以果糖为受体,与麦芽糖的比例为1:9,反应10 h时,其潘糖的生成量最高可以达到79.1%。研究结果为古细菌α-葡萄糖苷酶制备高纯度潘糖提供了依据。

贝莱斯芽孢杆菌角蛋白酶的克隆表达、纯化及酶学性质

为了获得更好的羽毛粉降解酶,作者从贝莱斯芽孢杆菌基因组中筛选到一个角蛋白酶基因(baker1),对其克隆并在大肠杆菌BL21(DE3)中异源表达,最后对重组角蛋白酶(BaKer1)进行分离纯化、表征及应用研究。结果表明,BaKer1的最适反应pH为9.5,最适反应温度为55℃,在中温和碱性条件下具有较好的稳定性。1 mmol/L Ca^(2+)对BaKer1有显著促进作用,5 mmol/L Mn^(2+)对BaKer1有轻微抑制作用,其他金属离子对BaKer1影响不大。PMSF对BaKer1的活性具有显著抑制作用,表明BaKer1是典型的丝氨酸蛋白酶。分别以羽毛粉、偶氮酪蛋白、酪蛋白为底物测定了BaKer1的动力学参数,Km值分别为5.06、1.09、1.39 mmol/L,k_(cat)/K_(m)值分别为1058.24、2536.54、3733.79 s·mmol/L。BaKer1处理羽毛粉,能达到酸水解效果的33.51%,说明它在羽毛粉降解过程中具有潜在的应用价值。

疥螨eIF4E和UPP基因的克隆表达及免疫鉴定

目的克隆、表达疥螨(Sarcoptes scabiei,S.scabiei)真核翻译起始因子(eukaryotic translation initiation factor 4E,eIF4E)和尿苷磷酸化酶(Uridine phosphorylase,UPP),并鉴定其免疫原性。方法首先提取兔疥螨总RNA,通过反转录聚合酶链式反应得到cDNA,根据NCBI数据库eIF4E和UPP序列设计引物,PCR扩增获得疥螨eIF4E、UPP完整基因序列,对基因序列进行生物信息学分析,构建pET-32a(+)重组质粒,SDS-PAGE验证重组蛋白表达情况,最后免疫印迹法鉴定其免疫原性。结果疥螨eIF4E基因的开放阅读框(ORF)长度约为561 bp,编码186个氨基酸,疥螨UPP基因的ORF长度约为939 bp,编码312个氨基酸。与其他物种氨基酸序列比对显示,eIF4E、UPP氨基酸序列与粉尘螨、屋尘螨、热带无爪螨亲缘关系较近,进化树分析eIF4E、UPP氨基酸序列与节肢类动物在同一分支。同时,成功诱导表达了疥螨重组eIF4E和UPP蛋白,免疫印迹结果表明重组eIF4E和UPP蛋白可与自然感染疥螨的兔血清结合,具有较好的免疫原性。结论疥螨重组eIF4E和UPP蛋白均具有较好的免疫原性。

群体感应淬灭酶AiiO的克隆表达及其发酵工艺优化

群体感应淬灭酶AiiO具有降解信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)的活性,从而抑制病原菌的致病性。为提高AiiO表达量,构建了重组工程菌Escherichia coli BL21(DE3)-pET-28a(+)-aiiO,对其发酵生产AiiO过程中诱导温度、氮源质量浓度、诱导时机和乳糖添加量进行了优化。结果表明,在诱导温度25℃、蛋白胨20g/L和酵母粉10g/L、发酵初始时添加乳糖、乳糖添加量为5g/L的优化条件下,胞内可溶性AiiO的表达量达到374.26mg/L。

重组果聚糖蔗糖酶的克隆表达、酶学性质及产物表征

果聚糖通常以蔗糖为底物酶法催化合成,具有促进肠道益生菌增殖、抗病毒等生理功能,又可作为增甜剂和稳定剂被添加到食品中,制备意义重大。本研究将Bacillus subtilis来源的果聚糖蔗糖酶基因(LRS)克隆到pET-28a(+)上,在E.coli BL21(DE3)中表达,得到基因工程菌BL21(DE3)/pET-28a(+)-LRS,后对纯化酶进行酶学性质探究及催化产物表征。结果表明,果聚糖蔗糖酶的最适温度为50℃,该温度下保温90min,剩余酶活仍为初始酶活的88%。最适pH为5.5。此外,Mn^(2+)和Ca^(2+)对酶活力有明显促进作用。在以蔗糖为底物时,Km和Vmax分别为22.06mmol/L和6.4μmol/(L·s)。对催化产物通过HPLC、核磁、红外光谱表征确定其为β-(2,6)糖苷键连接的果聚糖。本研究构建的重组果聚糖蔗糖酶具有热稳定性好,催化效率高等特点,对工业化应用有一定的指导意义。

氨基酸转氨/脱羧双功能酶克隆表达、功能鉴定及其机理研究

大肠杆菌来源的L-天冬氨酸转氨酶(L-AspAT)是一种具有严格立体选择性、高效一步合成特性的生物催化剂,研究该酶对于手性胺化合物的生物合成至关重要。该研究将野生大肠杆菌来源的L-天冬氨酸转氨酶基因克隆表达至大肠杆菌工程菌BL21(DE3)中高效表达、分离纯化出该酶,并对该酶催化的反应进行功能鉴定。结果表明该酶是一种具有催化氨基酸转氨和二羧酸底物非氧化脱羧2种催化能力的双功能酶,该研究对其催化的2种反应酶学性质分别进行了研究,同时对酶催化机理进行了探讨。检测反应液中底物和产物的浓度随时间的变化,发现反应体系中先进行转氨反应,待反应液中脱羧底物浓度足够多时才开始进行脱羧反应,脱羧反应同时又促进转氨反应,2种反应相互影响,互相促进。同时将L-AspAT分别与转氨和脱羧的底物小分子对接,结果显示,L-天冬氨酸转氨酶对于谷氨酸和酮戊二酸而言,对接获得的结合位点是不同的,该双功能酶存在2个催化活性中心用来催化不同的反应。实验发现转氨反应的最适温度为35℃,脱羧反应的最适温度为37℃。2种反应的最适pH均为8,5 mmol/L的Cu^(2+)和Mg^(2+)能够促进转氨反应,5 mmol/L的Ni^(2+)能够促进脱羧反应。

芽孢杆菌BC4铬抗性相关基因chrA的克隆表达

以芽孢杆菌BC4菌株为对象,通过对其铬抗性相关基因chr A的克隆表达来测定其编码蛋白ChrA还原Cr(Ⅵ)的能力以及该蛋白在芽孢杆菌Cr(Ⅵ)去除中的作用,可帮助进一步阐明芽孢杆菌与Cr(Ⅵ)的作用机理,并为芽孢杆菌应用于铬污染治理奠定理论基础。PCR扩增出芽孢杆菌BC4菌株铬抗性相关基因chr A,PCR产物经克隆与测序,得到chr A完整的DNA序列。该序列大小为1182bp,共编码393个氨基酸,预测编码蛋白分子量为43kDa。根据利用NCBI所进行的BLAST序列比对结果,判断该基因为铬转运蛋白编码基因。将chr A基因PCR产物双酶切后连接到表达载体pET28b并转化进大肠杆菌BL21中,对其表达产物进行分析。结果表明,chr A基因在大肠杆菌BL21中表达约43kDa的蛋白,与预期结果相符;重组菌株对Cr(Ⅵ)的耐受能力高于对照菌株,说明ChrA蛋白在芽孢杆菌BC4的Cr(Ⅵ)抗性机制中起重要作用,且重组菌株对Cr(Ⅵ)具备较强的抗性。

谷胱甘肽S-转移酶的功能、应用及克隆表达

谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs,E.C.2.5.1.18)是由多个基因编码、具有多种功能的超家族酶,广泛存在于动物、植物、微生物等多种生物组织中。在生物体遇到高盐、干旱、除草剂、有机污染物等逆境时,GSTs常发挥其Ⅱ相代谢酶和抗氧化酶的双重功能,以保护生物体免受逆境的损害。文章综述了GSTs的分类、结构、功能、应用及克隆表达等方面的研究进展。

猪带绦虫乳酸脱氢酶基因的序列分析、克隆表达和免疫学分析

目的利用生物信息学方法从猪带绦虫成虫cDNA文库中识别乳酸脱氢酶A(lactate dehydrogenase A,LDH-A),分析和预测其编码蛋白的结构和功能,并对其进行克隆表达和免疫学特性研究。方法利用NCBI和ExPASy中有关基因、蛋白的序列和结构信息分析工具,结合其它生物信息学分析软件包,从猪带绦虫成虫全长cDNA质粒文库中识别乳酸脱氢酶A(TsLDH-A)的基因及其编码区,分析、预测该基因编码的蛋白的结构与功能;并将TsLDH-A克隆到原核表达质粒pET-28a(+)中,在大肠杆菌BL-21/DE3中诱导表达,表达产物经纯化后用蛋白印迹(Western Blotting)进行免疫学分析。结果该基因全长1 332bp,编码331个氨基酸。其氨基酸序列与其它物种LDH-A氨基酸序列一致性可达54%,具有乳酸脱氢酶保守结构域。其编码的蛋白理论分子量为3 5461.1Da,有3个跨膜区和多个磷酸化位点,蛋白的理化性质较稳定。预测有4个主要的B细胞抗原表位,L-乳酸脱氢酶活化位点之一的His192包含于表位190-199aa中。酶催化位点的3个关键氨基酸在空间结构上相互靠近。PCR、双酶切及DNA测序结果均表明重组质粒pET-28a(+)-TsLDH-A构建成功。SDS-PAGE结果表明目的基因在大肠杆菌BL-21/DE3中获得表达,经亲和层析获得了高纯度蛋白。重组蛋白能被TsLDH-A重组蛋白免疫的SD大鼠血清、感染了猪带绦虫的病人血清及猪血清识别,表明其具有较好的免疫原性和免疫反应性。结论应用生物信息方法从猪带绦虫成虫cDNA文库中筛选出了TsLDH-A的全长序列并预测得到其编码蛋白的结构与功能方面的信息,该基因可在原核表达系统中获得具有免疫学活性的表达。

嗜酸乳酸杆菌ATCC4356菌株异源二聚体β-半乳糖苷酶的克隆表达

嗜酸乳酸杆菌(Lactobacillus acidophilus)的异源二聚体β-半乳糖苷酶属于糖苷水解酶2家族,由两个部分重叠、协同翻译的基因编码(lacL和lacM)。【目的】克隆表达该酶并测定其酶学特性。【方法】参照已全基因组测序的嗜酸乳酸杆菌NCFM菌株,以嗜酸乳酸杆菌ATCC4356菌株基因组为模板,将lacL的RBS到lacM的终止子之间的序列(2834bp)克隆到pQE31质粒上,并电转化JM109菌株。以下列步骤纯化表达产物:硫酸铵分级沉淀、阴离子交换、亲和层析和凝胶排阻层析。以凝胶排阻层析测定纯化酶的天然分子量,以邻硝基苯基半乳糖为底物测定其酶学特性。【结果】实现了该酶在JM109菌株中的可溶性表达。其氨基酸序列有一处不同于嗜酸乳酸杆菌NCFM菌株,即其大亚基(LacL)的第512位氨基酸不是组氨酸而是精氨酸。纯化酶比活力为226U/mg蛋白,天然分子量为96.3±4.6kDa,最适pH为7,最适温度为49℃,Km和Vmax值分别是:2.18±0.12mmol/L,273±5U/mg蛋白。

克氏原螯虾主要变应原原肌球蛋白的一个片段区基因的克隆表达、纯化及免疫原性鉴定

克隆克氏原螯虾主要过敏原原肌球蛋白的一个片段区基因,表达并纯化该蛋白,检测其免疫原性.提取克氏原螯虾总RNA,设计特异性引物,RT-PCR克隆得到目的基因;将目的基因连入pMD19-T载体,提质粒酶切鉴定并测序;将测序正确的片段连入原核表达载体pET-32a(+)上,并转入BL21(DE3)宿主表达菌中;IPTG诱导表达;通过Ni2+亲和层析(FPLC)纯化目的蛋白;利用Western-blotting和ELISA检测该重组蛋白的免疫原性.克隆获得目的基因,其片段长为291 bp,编码97个氨基酸.重组蛋白纯化后经SDS-PAGE鉴定,目的蛋白大小与理论值相符.Western-blotting和ELISA结果表明该蛋白与克氏原螯虾过敏病人混合血清中IgE结合,具有免疫原性.

水貂阿留申病毒部分VP2基因的克隆表达和重组蛋白的免疫学分析

根据GenBank中已发表的水貂阿留申病毒(ADV)VP2基因核苷酸序列设计合成1对特异引物,利用PCR方法扩增ADV国内分离株部分VP2基因片段,将其克隆到原核表达载体pET-28a中。经酶切、PCR扩增和测序分析证实其已正确插入到表达载体中,构建了原核表达载体pET-28a-VP2。阳性重组质粒转化宿主菌BL21,用IPTG进行诱导表达,对表达产物进行SDS-PAGE和免疫印迹分析。结果表明蛋白获得了表达,表达产物的分子质量为21 kD,与理论推测的分子质量一致;在终浓度为1 mmol/L的IPTG诱导下,5 h时表达量达到高峰;Western blot分析表明表达蛋白能被兔抗水貂抗体所识别,具有相应的抗原性。

壳聚糖酶的基因克隆表达及酶学性质研究

作者从NCBI数据库中挖掘到来源于Butyrivibrio sp.MC2013的壳聚糖酶基因,命名为BUT,该壳聚糖酶基因大小为903 bp,编码301个氨基酸。通过NCBI数据库和进化树比对发现,该壳聚糖酶(BUT)属糖苷水解酶46家族(后简称GH-46),与其它壳聚糖酶相似度为59%,是一种新型的壳聚糖酶。序列经密码子优化后进行全基因序列合成,与表达载体pET21a(+)连接构建重组质粒p ET-21a-BUT,转入大肠杆菌E.coli BL21(DE3)表达宿主,进行诱导表达。所得重组壳聚糖酶通过Ni-NTA亲和层析进行纯化,SDS-PAGE确定其蛋白分子量为35 kDa,DNS法测定其酶活为146.0 U/mg。对BUT酶的酶学性质进行探究,结果表明BUT酶最适温度和pH分别为45℃、8.0,在中性偏碱性条件下稳定性较强。Mn^(2+)对其酶活力具有促进作用,SDS、Fe^(3+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)等的抑制作用极强。通过TLC对其水解产物分析发现,BUT水解壳聚糖的产物是壳二糖、壳三糖和壳四糖。

红叶芥低温胁迫下苯丙氨酸解氨酶活性及其基因的克隆表达

用8℃低温处理红叶芥四叶期植株,在低温处理的52 h内分别取样6次,取样后分别提取叶片总RNA,再利用RT-PCR克隆得到红叶芥PAL基因开放阅读框内1 908 bp片段,核苷酸序列分析显示,红叶芥PAL基因与芜青PAL基因的同源性达到99%.半定量RT-PCR结果显示,在8℃低温胁迫下,红叶芥PAL基因表达量呈现先降低后升高的趋势,在处理18 h后达到最低点,随后迅速升高,这与PAL活性变化一致.

鳗源嗜水气单胞菌主要粘附素基因克隆表达及产物粘附功能分析

目的对致病性嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)ZN1的主要粘附素基因(major adhesin gene,Mah)进行克隆表达及产物粘附功能分析。方法在GenBank上对PCR产物进行序列分析和同源性序列比对。将Mah重组到pET-32a表达质粒并转化E.coliDE3(BL21),采用ELISA和Western-blot对表达产物进行分析。结果 DNA序列分析表明PCR产物包含一个1 074bp的完整阅读框架,编码357个氨基酸,N-端22个氨基酸残基构成疏水信号肽。与已知的嗜水气单胞菌主要粘附素基因同源率为70%。ELISA和Western-blot分析表明表达产物能被鼠抗ZN1主要外膜蛋白血清特异性识别。同时,表达产物及其免疫血清能够竞争性抑制和阻断ZN1菌对EPC细胞的粘附作用。结论 Mah是嗜水气单胞菌的主要粘附因子;基因表达的融合蛋白Mah-TrxA具有天然粘附素的粘附活性。

重组猪表皮生长因子在酿酒酵母中的克隆表达及其生物学活性鉴定

猪表皮生长因子(Porcine epidermal growth factor,pEGF)能够刺激小肠DNA合成及细胞增殖,促进肠道发育,从而提高断奶仔猪生产性能及免疫功能等。由此,研发分泌表达猪表皮生长因子的益生菌,用于畜牧生产及临床医学具有重要意义。克隆内江猪乳腺组织EGF及酿酒酵母中分泌信号肽Mfα,在综合考虑酿酒酵母密码子使用频率和表达效率的基础上,人工合成优化后的内江猪EGF基因(Synthetic porcine epidermal growth factor,spEGF),构建pYES2-Mfα-spEGF表达载体并在酿酒酵母中成功表达。该重组酿酒酵母INVSc1(pYES2-Mfα-spEGF)表达蛋白spEGF进行Tricine-SDS-PAGE电泳、蛋白质免疫印迹、体外生物学活性检测及断奶SD大鼠体内生物学活性检测。根据RT-PCR和测序结果显示,成功地构建了pYES2-Mfα-spEGF表达载体并在酿酒酵母中实现表达;在Tricine-SDS-PAGE电泳及蛋白质免疫印迹中可以分别观察到目的条带及印迹条带;体外生物学活性检测结果显示,INVSc1(pYES2-Mfα-spEGF)表达蛋白spEGF对肠上皮细胞具有明显增殖作用(P<0.05);断奶SD大鼠体内生物学活性检测结果表明,重组酿酒酵母组INVSc1(pYES2-Mfα-spEGF)能促进小肠发育(如绒毛高度、隐窝深度、小肠黏膜总蛋白、总DNA及RNA含量等)(P<0.05),显著提高其生产性能(如体重、日增重、采食量及饲料转化率)及免疫功能(如IgA、IgG及IgM)等(P<0.05)。本研究成功构建的INVSc1(pYES2-Mfα-spEGF)菌液上清中目的蛋白的表达量约为30mg·L-1,且具有高生物学活性,可以直接用于畜牧生产及临床医学。

霍乱弧菌毒力基因zot的克隆表达及生物活性

目的对霍乱弧菌zot毒力基因进行表达并研究重组蛋白的生物活性。方法从霍乱弧菌(Vibrio cholerae)MO45中克隆zot的全基因序列,构建其原核表达质粒pET-32a(+)-zot并转化至大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中,通过诱导表达和亲和层析纯化重组蛋白,研究zot表达蛋白对人小肠上皮细胞的凋亡作用。结果纯化蛋白的浓度为0.324mg/mL,经Western blot验证表达蛋白为目的蛋白,用流式细胞仪检测经表达蛋白作用的人小肠上皮细胞显示重组zot蛋白能引起人小肠上皮细胞的早期凋亡。结论成功克隆表达了霍乱弧菌毒力基因zot,重组蛋白能引起人小肠上皮细胞的早期凋亡。

花生过敏原Ara h 8的克隆表达、纯化及免疫学鉴定

目的:克隆花生主要过敏原Ara h 8基因,表达并纯化该蛋白,检测其免疫活性。方法:提取花生总RNA,设计特异性引物,RT-PCR克隆花生Ara h 8基因;将反转录的基因连入pMD19-T Simple Vector,提质粒酶切鉴定并测序。将测序正确的片段连入原核表达载体pET-32a(+)上,并转入BL21(DE3)宿主表达菌中;IPTG诱导表达;通过Ni2+亲和层析(FPLC)纯化目的蛋白Ara h 8;Western blot检测该重组蛋白的免疫原性。结果:测序结果表明克隆的花生Ara h 8基因片段全长为474 bp,编码157个氨基酸,与GenBank中蛋白序列100%相同。重组蛋白纯化后经SDS-PAGE鉴定,目的蛋白大小与理论值相符。Western blot结果表明该蛋白与花生过敏病人混合血清中IgE结合,具有免疫原性。结论:成功克隆并表达纯化了花生过敏原Ara h 8,该基因表达的重组蛋白具有良好的免疫原性。

玉米黑粉菌cyp51基因结构分析与克隆表达

通过生物信息学手段分析cyp51基因结构,并根据GenBank登记的玉米黑粉菌cyp51 DNA序列,设计cyp51引物和两对分别截短不同跨膜区的突变体引物,构建了多种重组表达质粒及突变体重组表达质粒。选用不同宿主菌包括Escherichia coli BL21(DE3)、BL21(DE3)pLysS和Rosetta(DE3)诱导表达并优化条件。SDS-PAGE分析结果表明:只有突变体pET32--35能够在E.coli BL21(DE3)中高效表达(30oC,0.5 mmol/L IPTG诱导)。通过与戊唑醇等4种商品化杀菌剂农药和14种XF系列农药先导化合物的紫外结合光谱分析表明:重组蛋白具有生物学活性。其中一种XF系列化合物的结合常数接近商品化杀菌剂,有可能开发为新的杀菌剂,为设计开发新型高效抗真菌新药提供了理论依据。