酸性普鲁兰芽孢杆菌普鲁兰酶在大肠杆菌中分泌表达研究

来自于酸性普鲁兰芽孢杆菌的普鲁兰酶,由于分子量较大,在大肠杆菌中难以实现高效分泌表达。为研究其在E.coli中高效分泌表达策略,构建了带信号肽的p ET-28a(+)-pel B-pul13A质粒,通过发酵过程控制及向发酵培养基中添加促分泌物质,系统地优化了分泌表达策略。通过分子改造,带信号肽的表达系统实现了低水平的分泌性表达;进一步通过优化培养基、诱导温度、IPTG浓度、诱导时机及11种培养基添加物,促进普鲁兰酶最大限度的分泌到周质空间。实验结果显示,连上pel B信号肽的pull3A在TB/SB培养基中,通过优化的诱导条件(IPTG浓度0.1 mmol/L,诱导温度20℃,诱导时机为接种后5 h),在诱导20 h时加入0.03%SDS,周质空间酶活达到最大值102.5 U/m L。在此基础上,探究了化学添加剂对大肠杆菌细胞膜及膜通透性的影响,并应用优化后的系统实现了乙酰胆碱酯酶和单域抗体的分泌表达。为大分子蛋白在大肠杆菌中分泌表达提供参考。

N端9个谷氨酸或7个天冬氨酸显著增强普鲁兰酶在大肠杆菌中表达分泌

各种标签被广泛应用于大肠杆菌分泌表达异源蛋白,其中最简单有效地便是氨基酸标签,尤其是带电荷氨基酸标签。为了研究N端添加不同种类和数目的带电荷氨基酸标签对普鲁兰酶(pullulanase,Ba Pul13A)在大肠杆菌中表达分泌水平的影响,构建了25株Ba Pul13A变体。实验结果表明:N端添加9个连续的谷氨酸标签,降低了mRNA的转录水平,增加了N端mRNA的稳定性,使得普鲁兰酶总酶活达到179.60 U/m L,比不添加氨基酸标签的对照菌高278.28%。N端添加7个连续的天冬氨酸标签,增强了大肠杆菌细胞内膜通透性,大量的普鲁兰酶,48.18U/m L,分泌到培养基中。通过蛋白质结构预测软件I-TASSER分析得知,N端添加不同带电荷氨基酸标签引起CBM41结构域发生变化,猜测该变化是导致Ba Pul13A变体表达分泌水平差异的主要原因。

过表达人工设计的sRNA(anti-micA)提高大肠杆菌存活力和普鲁兰酶产量

大肠杆菌表达外源蛋白的过程中会受到各种外源和内源的胁迫并且形成了多种感受和响应特定刺激的胁迫信号传导系统。细菌胁迫应激时,许多小的非编码RNA(small non-coding RNA,sRNA)参与mRNA转录后调节,改变其翻译效率和稳定性,调节基因表达。通过过表达人工设计的micA反义sRNA anti-micA(bprO和omU)阻断micA对ompA的沉默,进而阻断sigma E介导的细胞自溶信号转导途径,提高大肠杆菌存活力和表达普鲁兰酶能力,并初步讨论了影响人工设计反式编码sRNA功能的影响因素。研究发现,在bprO和omU过表达菌株中,菌落形成单位分别提高了0.5和1个数量级,ompA mRNA相对水平分别提高了7.2和6.9倍,OmpA蛋白含量均显著提高,普鲁兰酶产量分别提高了1.4和1.8倍,并且omU的过表达比bprO的过表达对菌体特性的影响更大。为菌种改良提供了一种新的方法,并为反式编码sRNA的设计提供参考性指导。