用固定化L-赖氨酸脱羧酶细胞制备1,5-戊二胺

研究了4种固定化蜂房哈夫尼菌(H.alveiAS1.1009)菌体细胞的材料和方法,包括海藻酸钙包埋法、半透膜透析袋法、海藻酸钙-明胶交联包埋法和明胶包埋法。其中海藻酸钙包埋法稳定性最好,该方法最优转化条件为:在ρ(海藻酸钠)=30g/L的水溶液中,最适菌体质量浓度为ρ(菌体)=30.8g/L,100mL转化液中海藻酸钙球体体积为30mL,转化最适温度为37℃,最适pH=5.0。用该方法转化测得比酶活可达1028.9U。重复性佳:第一批固定化细胞酶活可达游离菌体的98.62%,第四批可达第一批酶活的38.68%。

L-赖氨酸脱羧酶活力测定方法的研究

以蜂房哈夫尼菌(Hafnia alvei)为基础,进行L-赖氨酸脱羧酶活力的研究。对酶活测定过程中影响酶活力的三个主要因素:生物量,转化时间和初始底物浓度进行了选择和优化。最终确定了一种较为简便的L-赖氨酸脱羧酶活力的测定方法,即:调整发酵液的初始OD620=6(稀释10倍),补加200 g/L的L-赖氨酸母液至20 g/L,35℃静置转化3 h,测定L-赖氨酸的消耗量。酶活定义为:在35℃下,在1 min内能转化1μg L-赖氨酸的酶量为1个活力单位。本方法操作简单,无污染,且检测结果准确可靠(r=0.9901),稳定性良好(RSD=5.07%)。

诱导蜂房哈夫尼菌产L-赖氨酸脱羧酶条件的研究

用响应面法对蜂房哈夫尼茵(Hafina alvei)L-赖氨酸脱羧酶产酶诱导条件进行优化。首先通过单因素实验对产酶体系的pH、震荡培养时间、静置培养时间、诱导物添加量和VB6添加量进行优化。在此基础上,用部分因子重复试验筛选出对酶活影响显著的3个因素(静置培养时间,诱导物添加量,VB6添加量),再通过Box-behnken实验对这三个因素进行优化,得出最优值。最终得到产酶最佳诱导条件为:震荡培养阶段培养基pH6.5,静置培养阶段pH5.5;摇床震荡培养11h后静置培养7.5h,诱导物L-赖氨酸加入量为5.18g/L,维生素B6加入量为1.38g/L时酶活最高,达到71.2U/mL,为优化前(1.74U/mL)的41.8倍,在单因素的基础上提高了19%。

苦豆子SaLDC密码子偏好性分析、优化及原核表达

目的研究苦豆子SaLDC密码子偏好性、优化及原核表达。方法运用EMBOSS在线程序中的CHIPS、CUSP和CodonW软件分析SaLDC密码子的偏好性,根据大肠杆菌密码子的偏好性对SaLDC密码子进行优化,并将优化后的基因命名为optSaLDC;构建重组表达载体pET⁃28a(+)⁃optSaLDC,转化大肠杆菌BL21(DE3);IPTG诱导SaLDC蛋白表达,并对表达蛋白进行质谱分析。结果SaLDC有28个密码子的RSCU值>1.00,偏好使用以A/T结尾的密码子;SaLDC的密码子使用偏好性与拟南芥最接近,与大肠杆菌差别最大。优化后的optSaLDC在大肠杆菌中最佳表达条件为IPTG浓度1.0 mmol/L,诱导温度15℃,诱导时间16 h。LC⁃MS/MS鉴定诱导得到的SaLDC蛋白分子质量为48990.51 Da。结论诱导获得的optSaLDC纯化蛋白可用于后续体外SaLDC酶活性分析,为深入研究该基因的功能提供依据。

赖氨酸脱羧酶发酵工艺及酶学性质

考察了蜂房哈夫尼菌(H.alveiAS1.1009)的L-赖氨酸脱羧酶对L-赖氨酸的脱羧作用,分析了培养基、温度、pH、激活剂等因素对酶活力的影响。实验结果表明,最适培养基成分为:ρ(蔗糖)=20 g/L、ρ(玉米浆)=20g/L、ρ(酵母膏)=5 g/L、ρ(牛肉膏)=3 g/L、ρ(蛋白胨)=10 g/L、ρ(氯化钠)=5 g/L、ρ(硫酸铵)=2 g/L、ρ(维生素B6)=5 g/L和ρ(L-赖氨酸)=5 g/L,100 mL发酵液中接种量为5 mL液体菌种。最佳转化工艺条件为:转化体系温度35℃、pH=5.0,ρ(菌体)=10 g/L,ρ(吐温-80)=0.15 g/L。L-赖氨酸脱羧酶在最适发酵和转化条件下比酶活可达7 984.43 U,底物转化率可达70%。

黄瓜发芽期耐冷性与赖氨酸脱羧酶基因表达

经15℃低温诱导,采用cDNA-AFLP技术从耐冷性强的黄瓜品种长春密刺中分离到一条特异片段,该片段在耐冷性弱的北京截头中不能被诱导,命名为cctr132。将cctr132回收测序并翻译为氨基酸序列,用blastx和blsatp程序在NCBIGenBank数据库中进行同源性检索和相似性比对,结果发现cctr132与水稻推测的类赖氨酸脱羧酶蛋白同源性为88.37%,相似性为100%,并且在CCTR132中检测到了赖氨酸脱羧酶家族推测的保守结构域PGGXGTXXE,说明黄瓜发芽期耐冷性与赖氨酸脱羧酶基因表达有关。

响应面法优化赖氨酸脱羧酶产酶培养基

目的:对蜂房哈夫尼菌产L-赖氨酸脱羧酶培养基进行优化。方法:采用响应面优化的方法。首先单因素实验得到最适培养基成分为:葡萄糖2%,酵母膏2%,MgSO40.03%,KH2PO40.01%,NaCl 0.3%,L-赖氨酸0.5%,维生素B60.1%,玉米浆4%,酶活达到180.85U/mL。在此基础上,用PB试验筛选出对酶活影响显著的3个因素(葡萄糖、酵母膏、玉米浆),再通过Box-behnken实验对这三个因素进行优化。结果:得到产酶最佳培养基为葡萄糖1.84%,酵母膏2.20%,玉米浆3.66%,MgSO40.03%,K2HPO40.01%,NaCl 0.3%,L-赖氨酸0.5%,维生素B60.1%。结论:响应面优化的方法使酶活达到203.14U/mL,比优化前的比酶活(7.03U/mL)提高28.9倍,在单因素的基础上提高了11.3%。

基于盐胁迫的苦豆子种子生理特性和赖氨酸脱羧酶基因表达分析

【目的】本文研究了盐胁迫下苦豆子萌发种子的生理特性和赖氨酸脱羧酶基因SaLDC表达量的变化。【方法】用NaCl溶液胁迫苦豆子种子,统计盐胁迫后种子的各项活力指标,测定子叶的PMP、MDA和Pro含量以及SOD、POD、CAT抗氧化酶活性。qPCR测定SaLDC表达量,HPLC测定Cad含量。【结果】随着NaCl溶液浓度的增加,种子的各项活力指标降低,相对盐害率上升。苦豆子能耐受NaCl溶液胁迫,保持种子正常萌发率达到50%的阈值为200 mmol·L-1。轻度盐胁迫(NaCl溶液≤100 mmol·L-1)时,POD酶起主要保护作用,在重度盐胁迫(NaCl溶液>200 mmol·L-1)下,CAT酶起主要保护作用;SaLDC在子叶中表达量最高,下胚轴中表达量最低,盐胁迫促使该基因表达上调;子叶中未检测到Cad,但在下胚轴和胚根中随NaCl溶液浓度的增加Cad含量降低。【结论】盐胁迫影响苦豆子种子的萌发和相关耐盐生理特性,SaLDC对盐胁迫的应答存在组织特异性。

不同辅因子NADPH水平对谷氨酸棒杆菌生长及产物合成的影响

由谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)分泌的初级代谢产物赖氨酸,其合成与胞内NADPH水平密切相关,但目前对谷氨酸棒杆菌中赖氨酸的生物合成与辅因子NADPH之间调节机制的理解仍然有限。作者以赖氨酸高产菌C.glutamicum XQ-5为出发菌株,通过阻断磷酸戊糖途径构建了低NADPH水平的重组菌C.glutamicum XQ-5Δzwf::pgi,使胞内每1万个细胞的NADPH量从3.57×10^(-8)μmol降低至1.12×10^(-8)μmol。接着通过强化磷酸戊糖途径构建了高NADPH水平的工程菌C.glutamicum XQ-5Δpgi::(zwf-gnd),使胞内每1万个细胞的NADPH量从3.57×10^(-8)μmol提高至1.80×10^(-7)μmol。通过摇瓶发酵,不同NADPH水平下菌株的菌体生长情况、菌体量和胞内副产物积累明显不同。利用转录组学和其他实验,发现重组菌C.glutamicum XQ-5Δpgi::(zwf-gnd)中的panD基因表达水平明显提高。当panD基因被敲除后,重组菌C.glutamicum XQ-5ΔpanDΔpgi::(zwf-gnd)的赖氨酸质量浓度从41 g/L提高至55 g/L,比出发菌C.glutamicum XQ-5提高了14.3%。数据表明,通过过表达磷酸戊糖途径来提高NADPH水平导致赖氨酸水平下降的原因之一,是panD基因表达水平的提高。这为进一步探究辅因子NADPH对赖氨酸生物合成的调控机制提供了坚实基础。

亚热带山区土壤未培养微生物L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E中关键氨基酸残基的功能鉴定

本研究旨在探讨L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E关键氨基酸在底物识别和催化过程中的作用;通过生物信息学方法选择突变位点,并利用直接定点突变技术,完成了6个关键氨基酸残基突变和功能鉴定研究。突变酶D692N最适温度和pH值分别为40℃和6.5。突变酶D692N比野生型Ldc1E对高温具有更强的耐受性,在40℃~55℃温浴1 h后剩余酶活力达到35%以上,在60℃温浴1 h后仍然保留20%的酶活力;而野生型酶Ldc1E在50℃以上温浴1 h后几乎失活。此外,50 mmol/L DMSO、5 mmol/L Al3+和Ca2+对突变酶的酶活力有激活作用,而Al3+对野生型酶Ldc1E具有明显抑制作用。突变酶D692N的分子动力学常数Km升高了1.78倍,kcat下降了20.2倍。突变酶S221A、H245A、D330A、H366A、F607Y经检测酶催化活性丧失。研究结果表明氨基酸残基位点D692对酶与底物的结合具有重要影响;而S221、H245、D330、H366、F607是Ldc1E酶活性能够体现的关键氨基酸位点,不可替换。本研究为探究L-赖氨酸脱羧酶的结构与功能关系提供理论参考。

苦豆子赖氨酸脱羧酶基因表达与苦参碱和氧化苦参碱含量的关系

目的研究干旱胁迫下苦豆子子叶中赖氨酸脱羧酶(lysine decarboxylase,LDC)基因表达量与苦参碱(matrine,MA)和氧化苦参碱(oxymatrine,OMA)含量的关系。方法以不同质量分数PEG 6000胁迫萌动苦豆子种子,72 h后高效液相色谱(HPLC)测定其苦参碱和氧化苦参碱含量,荧光定量PCR(Real-time fluorescence quantitative PCR,q PCR)测定赖氨酸脱羧酶表达量。结果萌动苦豆子种子在轻度胁迫(PEG质量分数<15%)下,子叶中苦参碱和氧化苦参碱含量降低,重度胁迫(PEG质量分数>20%)下,子叶中苦参碱和氧化苦参碱含量升高。荧光定量PCR显示,子叶中赖氨酸脱羧酶表达量随胁迫加剧呈先降后升的趋势,特别是在轻度和重度胁迫下,赖氨酸脱羧酶表达量与苦参碱和氧化苦参碱含量变化一致。结论苦豆子子叶中苦参碱和氧化苦参碱含量与赖氨酸脱羧酶的表达有一定的关系。

苦豆子内生真菌诱导子促进宿主生物碱合成关键酶基因表达的荧光定量PCR检测

目的建立荧光定量PCR(qRT-PCR)检测苦豆子内生真菌诱导子促进宿主生物碱合成关键酶—赖氨酸脱羧酶(LDC)基因的表达的方法。方法根据苦豆子LDC和Lectin基因序列设计目的基因引物QLDC-F/QLDC-R和内参基因引物Lectin-F/Lectin-R;以5倍梯度稀释的c DNA作为标准样品,建立目的基因QLDC-F/QLDC-R和内参基因Lectin-F/Lectin-R的标准曲线,优化qRT-PCR反应体系与反应条件,分析比较半定量PCR与qRT-PCR的灵敏度;在苦豆子内生真菌NDZKDF13诱导子不同诱导时间下,高效液相色谱(HPLC)测定宿主氧化苦参碱(oxymatrine,OMA)的含量,qRT-PCR检测LDC基因的表达量,分析在内生真菌诱导下LDC基因与OMA合成积累的关系。结果在qRT-PCR体系中c DNA质量浓度为200 ng/μL,退火温度为61℃时检测结果最好;构建的目的基因和内参基因标准曲线,其循环阈值与模板浓度均呈良好的线性关系,扩增效率都在99%以上,灵敏度是半定量PCR的25倍;在内生真菌NDZKDF13诱导子诱导作用下,宿主LDC基因的表达量在第6天达到峰值,为对照的25.58倍;OMA含量的增加滞后于LDC基因表达量的变化,在诱导子处理第9天达到最高峰。结论成功将qRT-PCR技术应用于苦豆子的功能基因研究。通过对各种条件的优化探索,建立了准确和简单易行的检测苦豆子的功能基因表达的平台。