以基因重组技术开发木聚糖类半纤维素资源

木聚糖类半纤维素是一类取之不尽而又亟待开发利用的碳水化合物 ,经生物降解后所产生的木糖和少量其它单糖 ,可以用作基本碳源生产各种发酵产品 ,包括有机酸、氨基酸、单细胞蛋白、糖醇、工业酶类、溶剂或燃料醇 .有关半纤维素酶及其基因的研究已经积累了很多资料 ,其中包括木聚糖酶、木糖苷酶、阿拉伯糖苷酶、葡萄糖醛酸酶、木聚糖乙酰酯酶以及它们的基因 .通过基因重组技术可以使发酵工程菌获得降解半纤维素的能力 ,或者把能有效降解半纤维素的微生物构建成发酵工程菌 。

碱性蛋白酶工程菌发酵条件及重组酶的纯化和性质的研究

在 5L发酵罐中对重组碱性蛋白酶工程菌株BP0 71高产碱性蛋白酶的条件进行了研究 ,通过提高通气量和改变搅拌转速 ,BP0 71可在发酵 40h内达到产酶高峰 ,酶活力最高可达 2 44 80u mL。利用快速蛋白液相层析(FPLC)技术 ,建立了快速高效纯化碱性蛋白酶的方案。发酵液通过硫酸铵沉淀、DEAE A 5 0脱色及聚乙二醇浓缩得粗酶 ,再经过CM Sephadex C 5 0、Sephadex G 75柱层析后得到了单一组份的重组碱性蛋白酶 ,酶纯度提高了 76 .2倍。SDS -PAGE显示重组碱性蛋白酶分子量为 2 8kD。酶学性质研究表明 ,酶的最适作用pH为 11,最适作用温度为 6 0℃ ,具有良好的pH稳定性和热稳定性。Ca2 +、Mg2 +对酶的稳定性有促进作用 ,Hg2 +、Ag+、PMFS和DFP能强烈抑制酶的活力。

地衣芽孢杆菌2709和6816碱性蛋白酶基因在大肠杆菌中的克隆、表达及序列分析

用PCR方法从地衣芽孢杆菌 2 70 9和 6 816中扩增了碱性蛋白酶基因 (apr1和apr2 ) ,扩增的DNA片段插入到大肠杆菌载体 pET -2 8a中 ,构建成重组分泌型表达载体pAPR1、pAPR2 .pAPR1、pAPR2中碱性蛋白酶基因在大肠杆菌宿主JM 10 9(DE3)中得到表达 .SDS -PAGE分析显示融合表达产物的分子量均为 30 .5× 10 3 ,同核酸序列测定所推导的值相符 .表达产物分别占细胞总蛋白的 8.0 %和 7.5 % .2 70 9重组菌所得酶活为 12 10u/mL ,6 816重组菌所得酶活为 1175u/mL .研究发现 ,重组的碱性蛋白酶在进入大肠杆菌周质空间时可能存在前肽自动脱落的现象 .同时 ,对地衣芽孢杆菌 2 70 9碱性蛋白酶基因序列进行了测定和比较分析 ,发现与地衣芽孢杆菌 6 816碱性蛋白酶基因的同源性为 98% .图 5参

重组大肠杆菌热稳定性过氧化氢酶的纯化及性质研究

将产热稳定性过氧化氢酶的重组大肠杆菌培养后菌体破碎得到的粗酶液经热处理、硫酸铵分级沉淀、DEAE SephadexA 5 0离子交换层析、HiPrep 1 6 1 0Phenyl疏水作用层析、Su perdex2 0 0HR 1 0 3 0凝胶层析提纯后得到电泳纯的酶 ,比酶活达到 1 5 6 2 9U mg。此酶的最适温度为 70℃ ,最适pH7 0 ,在 6 0℃保温 6 0min酶活力基本不变 ,在pH3～ 8的范围内比较稳定。此酶的Km 和Vmax分别为 7 75mmol L和 2 7 8mmol·min- 1·mg- 1。 1mmol L的Zn2 + 、Ba2 + 、Mn2 +可使该酶完全失活 ,KCN、NaN3 、Na2 S2 O4 、巯基乙醇对酶活力有抑制作用 ,5 0mmol

阿拉伯糖苷酶基因的克隆、表达及表达产物的酶稳定性

阿拉伯糖苷酶 /木糖苷酶是木聚糖类半纤维素生物降解和转化所必需的酶类。本文在国内首次报道对该酶的研究 :通过PCR从产乙醇热厌氧杆菌ThermoanaerobacterethanolicusJW2 0 0克隆出编码高度热稳定性阿拉伯糖苷酶 /木糖苷酶的基因 ,与组氨酸标签融合 ,以高拷贝质粒pAlter Ex1在大肠杆菌中得到高效表达 ;基因表达产物通过热处理和亲和层析柱纯化后 ,酶纯度达电泳均一。纯化重组酶稳定性检测表明 ,得到的阿拉伯呋喃糖苷酶在pH4 .2～ 8.2之间酶活力稳定 ,75℃的半衰期为 1h ;β 木糖苷酶在pH 5 .0～ 8.2之间有较高的稳定性 ,酶 1h半衰期温度为 84℃。

古细菌Pyrococcus furiosus高嗜热α-淀粉酶基因在大肠杆菌中的分泌表达

该文将大肠杆菌表达载体pKK223-3中含tac启动子的片段以BamHI、EcoRI酶切后接入表达载体pET28a 中,构建成新的表达载体pEtac,通过PCR扩增获得P.furiosus 胞外α- 淀粉酶完整结构基因,接入pEtac 中,转化大肠杆菌JM109。在IPTG诱导下,转化子周质中能测出明显酶活,证明Pyrococcusfuriosus 的胞外α- 淀粉酶能在自身信号肽引导下分泌到大肠杆菌细胞周质中。重组酶最适pH为4.5,最适温度为95℃,重组酶经121℃保温1h,酶活仍能保持50%以上,性质与由P.furiosus自身分泌的胞外α- 淀粉酶相似。

热稳定性过氧化氢酶工程菌株发酵条件的研究

重组大肠杆菌UM2 1携带来自嗜热脂肪芽孢杆菌过氧化氢酶的基因 ,在以IPTG作为诱导物时 ,在IPTG浓度为 0 75mmol/L、起始 pH6 5、装液量 5 0mL/2 5 0mL三角瓶的条件下 3 7℃诱导 3h ,酶的表达水平最佳 ;在以乳糖作为诱导物时 ,在乳糖质量浓度为 10 g/L、起始 pH7 5、装液量 5 0mL/2 5 0mL三角瓶的条件下 ,3 7℃诱导 5h ,酶的活力最高。乙酸的存在能够抑制酶的表达。工程菌在最适条件下酶活力可达 3 0 0 0 0～ 3 5 0 0 0U/L以上 ,约是原始菌株嗜热脂肪芽孢杆菌的 10倍。工程菌在无选择压力的条件下连续传代 60代 ,基本保持稳定 ,连续传代 10 0代 ,仍有 80 %左右的菌株携带重组质粒。

α-葡萄糖醛酸酶的研究进展

α 葡萄糖醛酸酶是木聚糖类半纤维素完全降解过程中必不可少的重要酶,它在构建彻底降解半纤维素的基因工程菌和半纤维素酶制品的应用开发方面的生物技术潜力正在越来越受到人们的关注。本文从木聚糖的结构着重介绍α 葡萄糖醛酸酶的作用机理、酶活分析、酶纯化和基因克隆的研究进展。

嗜热脂肪芽孢杆菌过氧化氢酶基因perA在大肠杆菌中的高效表达

利用PCR技术得到嗜热脂肪芽孢杆菌 (Bacillusstearothermophilus)过氧化氢酶基因 perA ,将该基因与表达载体 pKK2 2 3 3连接构建重组质粒pK perA ,转化大肠杆菌过氧化氢酶HPⅠ和HPⅡ双缺突变株UM 2 ,得到重组大肠杆菌UM 2 1.酶活测定结果表明 ,表达产物具有正常的生物学活性 .SDS PAGE电泳结果显示出明显的特异性表达条带 ,单体Mr =86× 10 3 ,与嗜热脂肪芽孢杆菌所产酶相同 .实验表明 ,重组质粒在宿主UM 2中有较好的稳定性 ,在无选择压力条件下传代 6 0次基本保持稳定 ,传代 10 0次重组质粒保留 80 %以上 .摇瓶实验确定重组菌的最佳表达条件为 :IPTG浓度 ,0 .75mmol/L ;诱导时间 3h ;培养基起始 pH 6 .5 ;诱导温度 37℃ ;装液量 5 0mL/ 2 5 0mL .在优化条件下 ,重组菌产生的过氧化氢酶占菌体总蛋白的 8% ,酶活力可达 35U/mL ,是原始菌株BacillusstearothermophilusIAM110 0 1的 11.7倍 .图 2表 1参

木聚糖酶基因在大肠杆菌中的表达及表达蛋白的纯化

热海栖热袍菌Thermotogamaritima是一个嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的耐高温和热稳定性的木聚糖酶B具有很好的工业应用前景.利用PCR技术将嗜热产乙醇菌T.maritima编码高度热稳定性木聚糖酶的基因克隆至原核表达载体pET-20b,使之与组氨酸标签融合,并在大肠杆菌JM109(DE3)中得到了高效表达.最后采用金属Ni2+螯和层析柱对基因表达产物进行了纯化.

地衣芽孢杆菌感受态细胞的诱导形成及其高效电转化方法

通过体外处理诱导地衣芽孢杆菌产生感受态性能 ,同时调整参数 ,建立了感受态细胞对质粒 pAPR的高效电转化方法 .当质粒DNA为 1.5 μg/mL、转化时电压为175 0V时 ,可得到 2 6 1个转化子 ,经鉴定均为阳性克隆子 .此为以芽孢杆菌为宿主进行高效电转化及为建立适合工业应用的分泌型表达载体提供参考 .

极端耐热木聚糖酶基因在大肠杆菌中的高效表达

海栖热袍菌Thermotogamaritima为嗜极端高温的厌氧细菌 ,其产生的极耐热性木聚糖酶B具有非常可观的工业应用前景。但编码该酶的基因xynB在大肠杆菌中的表达较困难。文中利用PCR技术将xynB克隆至原核表达载体pET 2 0b ,并与组氨酸标签进行融合构建成重组质粒 pET 2 0 xynB。研究发现 ,pET 2 0 xynB在稀有密码子AGA ,AGG和AUA得到加强的大肠杆菌宿主菌株BL2 1 CodonPlus(DE3 ) RIL中 ,木聚糖酶基因的表达水平远远高于在其他菌株中的表达。结合对重组菌的诱导条件的优化 ,使得重组蛋白表达量达到11 5 % ,比酶活达到 2 5 69U/mg ,比常规基因工程菌株提高 12 5倍。

分子生物学技术在担子菌中的研究进展

担子菌有较高的经济价值和研究价值,近年来,随着分子生物学在担子菌中的深入研究,担子菌的品质、产量、栽培效率和利用价值得到进一步提高。本文从分子标记技术和转化系统两个方面重点阐述讨论担子菌在分子生物技术的研究进展及应用前景。

大肠杆菌生产重组极耐热木聚糖酶的诱导条件及其酶学性质

构建重组菌(JM109/pTrc 99A xylIV)作为极耐热木聚糖酶的生产菌株,研究了IPTG诱导时间、IPTG浓度、重组菌生长的不同阶段加IPTG和温度对重组菌生产极耐热木聚糖酶的影响以及它的酶学性质.结果表明,IPTG诱导8h后极耐热木聚糖酶的表达量基本维持不变,0.5～5mmol/L浓度的IPTG诱导重组菌表达极耐热木聚糖酶的效果基本相同;当重组菌生长到OD600为1.2左右时加IPTG诱导最好,诱导温度对极耐热木聚糖酶表达水平的影响不大.重组耐热木聚糖酶的最适反应pH值为5.4～5.8,重组极耐热木聚糖酶的最适反应温度大于100℃,重组极耐热木聚糖酶在pH值4.2～7.5都比较稳定,重组极耐热木聚糖酶的温度稳定性好,在90℃下保温2h后残存酶活还有90%.

极耐热性β-葡萄糖醛酸酶的高效表达和酶学性质及其应用

从海栖热袍菌克隆出编码热稳定性β-葡萄糖醛酸酶基因,以热激载体pHsh为表达质粒,在大肠杆菌中得到高效表达。基因表达产物通过一步热处理后,酶纯度达电泳均一。纯化重组酶酶学性质研究表明,β-葡萄糖醛酸酶的最适反应温度为80oC,最适反应pH为5.0,pH5.8～8.2之间酶的稳定性较好,80oC的半衰期为2h,SDS-PAGE结果显示分子量为65.9kD,与理论推算值相吻合。以对硝基苯-β-葡萄糖醛酸苷(pNPG)为底物时,其动力学参数Km值0.18mmol/L,Vmax值为312u/mg。初步的应用分析表明,该重组酶能催化甘草酸转化为甘草次酸。

海栖热袍菌内切葡聚糖酶Cel12B与木聚糖酶XynA CBD结构域融合基因的构建、表达及融合酶性质分析

海栖热袍菌内切葡聚糖酶Cel12B是极耐热胞外酶，氨基酸序列分析表明不含有纤维素结合结构域（CBD），对结晶纤维素无活性，但同样菌种来源的木聚糖酶XynA有催化结构域和纤维素结合结构城。用同样极耐热酶CBD区域和Cel12B融合构建重组质粒pET-20b—Cel12B—CBD，经诱导表达后，对结晶纤维素有活性，酶学特性研究表明：最适反应温度为100℃、最适pH为5．8、在pH4．5—7．0时酶活力稳定，90℃保温2h仍有87％的酶活。

黑曲霉496-1菌株植酸酶的分离纯化及酶学性质

黑曲霉(A.niger)496 1菌株所产胞外植酸酶,经透析浓缩、DEAE cellulose离子交换层析及SephadexG 75,Sephacryl100凝胶过滤,获得了2个植酸酶,其相对分子质量分别为64200及41100.该2个植酸酶的最适pH分别为6.0和3.0,最适温度分别为55℃和40℃.初步确定一个是中性植酸酶,另一个为酸性植酸酶.

极端嗜热菌海栖热袍菌α-葡萄糖醛酸酶的高效表达和重组酶的纯化

α 葡萄糖醛酸酶作为木聚糖降解的限速酶之一 ,在木聚糖类半纤维素的生物转化中起着重要的作用。海栖热袍菌Thermotogamaritima是一个嗜极端高温的厌氧细菌 ,其产生的极耐热性酶类具有非常可观的工业应用前景。但热袍菌属Thermotoga的基因在大肠杆菌中的表达一般较困难。研究了T .maritima中的极耐热性α 葡萄糖醛酸酶基因在大肠杆菌不同菌株中的表达水平及纯化技术。结果表明 ,稀有密码子AGA、AGG和AUA限制了该基因在大肠杆菌中的表达 ,在大肠杆菌BL2 1 CodonPlus(DE3) RIL可得到高效表达 ,重组蛋白表达量达 2 0 % ,比酶活比野生菌株提高 5倍 ;重组蛋白经热处理和金属Ni2 + 的亲和层析提纯后 ,达到了电泳纯 ,提纯倍数为 5 1倍 ,收率为5 5 1 %。对重组菌诱导表达条件的研究表明 ,营养丰富的TB培养基有助于重组菌的生长 ,重组菌生长至OD6 0 0 为0 7～ 0 8时添加IPTG诱导

嗜热厌氧乙醇菌JW200转化条件的研究

嗜热厌氧乙醇菌遗传转化系统的缺少,制约了对该菌理论基础和应用领域的进一步研究。利用聚乙二醇(PEG6000)转化和电转化技术,国际上首次实现了嗜热厌氧乙醇菌JW200外源基因的导入。PEG转化效率很低,因此选择对电转化条件进行优化,转化效率从4±3.2个转化子/μg质粒DNA提高到50±7.4个转化子/μg质粒DNA。实验表明获得较高的转化效率的必要条件是在细胞密度为OD6600.2时添加甘氨酸与蔗糖后,继续培养2h以及细胞在电击前的收集与洗涤保持低温。实验为利用基因工程手段改造嗜热厌氧乙醇菌,从分子水平研究胞内乙醇代谢途径奠定了基础。

极耐热性阿拉伯糖苷酶在木糖制备中的应用

阿拉伯糖苷酶作为木聚糖降解的限速酶之一,在植物残体的生物转化、食品加工、饲料工业以及纸浆漂白中具有广泛的应用潜力。实验中选择pET—28a作为表达载体,优化核糖体结合位点RBS与起始密码子ATG间距离,使来自海栖热袍菌(Thermotoga maritima)极耐热性阿拉伯糖苷酶得到高效表达,重组酶蛋白经一步热处理后纯度达到90%以上;木聚糖酶解试验结果表明,阿拉伯糖苷酶和木聚糖酶间存在协同作用;阿拉伯糖苷酶与木聚糖酶和β-木糖苷酶联合水解木聚糖能明显提高酶解产物中木糖含量,因此,开发极耐热性阿拉伯糖苷酶在酶法制备木糖中的应用具有重要的经济效益和社会效益。