硫矿硫化叶菌MTSase和MTHase基因的克隆与表达

从嗜热硫矿硫化叶菌(Sulfolobussolfataricus)ATCC35092的基因组中用PCR方法扩增得到编码MTSase和MTSase的基因,分别将其插入原核表达载体pTrc99a中,并转入大肠杆菌BL21(DE3),进行诱导表达。MTSase和MTHase酶活产率达到了31·3U/g(wetcell)和403U/g(wetcell)。在75℃,pH5·0条件下,两酶联合作用转化淀粉生产海藻糖,当淀粉浓度为15%,DE值为10时,海藻糖转化率最高为53·6%。

海藻糖的MTSase及MTHase酶促合成条件的研究

本室收藏一株产 MTSase和 MTHase两酶并能将淀粉水解物转化为海藻糖的菌株 Micrococcus luteus。实验发现 ,菌体在对数生长期细胞内的 MTSase和 MTHase累积量极少 ,但在其基本停止生长后继续培养 12 h,胞内MTSase和 MTHase两酶含量急剧增加。两酶联合作用的最适反应条件为 p H6 .5 ,温度 4 0℃ ;最适底物是 DE值为11.6、浓度为 15 %的淀粉水解液。

重组Athrobacter ramosus S34MTSase和MTHase的酶学性质及其制备海藻糖的应用条件优化

以淀粉为底物,通过麦芽寡糖基海藻糖合成酶(maltosyltrehalose synthase,MTSase)和麦芽寡糖基海藻糖水解酶(maltosyltrehalose hydrolase,MTHase)的共同作用生产海藻糖是一种经济高效的方法。对Arthrobacter ramosus S34来源并分别在E.coli BL21(DE3)中表达的MTSase和MTHase的酶学性质进行研究,发现MTSase的最适温度为45℃,最适pH为7.0,MTHase的最适温度为55℃,最适pH为6.0。随后用2种酶共同作用生产海藻糖,优化反应条件,考查反应温度、初始pH、底物DE值、加酶量以及底物浓度等因素对酶转化过程中海藻糖产率的影响。最佳酶转化条件为反应温度45℃、初始pH5.5,底物DE值8.5,加酶量分别为MTSase最小加量15.75 U/g淀粉,MTHase最小加量7.5 U/g淀粉。

海藻酸钙固定麦芽寡糖基海藻糖水解酶的研究

研究了一种用海藻酸钙包埋麦芽寡糖基海藻糖水解酶(maltooligosyltrehalosetrehalohydrolase,MTHase)的固定化新技术,比较了原酶与固定化酶的最适反应温度、最适反应pH值和热稳定性。结果显示:固定化酶的最适反应温度和稳定温度都由原酶的60℃提高到65℃;固定化酶的最适反应pH值较原酶的5.5降低到5.0。表明MTHase的固定化能有效地提高它的耐热性及耐酸性。这对在未来的海藻糖工业生产中,降低微生物的污染和增加淀粉的溶解度,在更高的反应温度条件下进行海藻糖的合成,提供了一个新思路。

QS412透性化细胞产海藻糖特性研究

透性化细胞中在麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶作用下由淀粉生产海藻糖,其使用可省略酶的纯化和胞内酶的固定化。本文研究了金属离子对透性化细胞产海藻糖活性的影响,观察到Mg2+对其活性有提高作用,Zn2+、Mn2+、Cu2+、Fe2+、Hg2+5种2价离子对其活性有明显抑制作用。其中,Hg2+的抑制作用最为明显,而Mn2+的作用未见报道。Zn2+在40 mmol/L浓度以上能完全抑制体系中MTHase的活性,并且这种抑制作用可以通过添加EDTA消除,这就提供了制备MTHase底物及在两种酶存在下单独测定MTSase活性的可能。本征动力学和宏观动力学分析表明透性化细胞合成海藻糖的过程中外扩散影响可忽略,内扩散影响显著。通过对该过程作用特性的研究,为透性化细胞的研究和使用打下进一步的基础。

酶法合成海藻糖的研究

麦芽糖苷基海藻糖合成酶(MTSase)和麦芽糖苷基海藻糖水解酶(MTHase)可将淀粉转化为海藻糖,以改性壳聚糖为载体固定化海藻糖合成酶,通过比较固定化过程中各个因素的影响,得出结论如下:海藻糖酶液与5%戊二醛交联,交联温度为35℃、交联时间为16h条件下,固定化酶活性最高,再与淀粉溶液反应12h,海藻糖转化率达45.47%,与未固定化酶法制备相比有明显提高,符合工业化生产的需要并为进一步纯化海藻糖打下良好基础。

玫瑰微球菌中treZ基因在毕赤酵母中的表达研究

首次将玫瑰微球菌中麦芽寡糖基海藻糖水解酶(MTHase)treZ基因序列连接到表达载体pPICZαA中,通过电转化法将构建好的表达载体分别转入巴斯德毕赤酵母GS115和KM71菌株中。利用含有Zeocin的YPD平板筛选到阳性转化子,并经PCR、SDS-PAGE电泳以及Western blot最终验证海藻糖水解酶基因treZ已经整合到巴斯德毕赤酵母的基因组上,并且得到了预期的表达。

固定化玫瑰微球菌发酵产海藻糖合成酶系

以聚氨酯为载体固定化培养玫瑰微球菌,发酵生产海藻糖合成酶系麦芽糖苷基海藻糖合成酶MTSase和麦芽糖苷基海藻糖水解酶MTHase。考察了细胞固定化对菌体生长及产酶的影响,对固定化细胞重复批次发酵换液条件进行了初探。固定化细胞发酵40 h,酶活达到最大值,产酶周期缩短了56 h,细胞干质量和酶活分别达到12g/L和52 u/mL,比游离细胞发酵提高了12%和33%。重复批次发酵最佳的换液条件为发酵40 h后,以40%的换液量每隔24 h以等量新鲜培养基替换发酵液。在此条件下,重复发酵9批,连续230 h菌体生物量及酶活无明显下降。在10 L发酵罐中进行放大实验,酶活最高达到80 u/mL,重复发酵7批,连续180 h菌体生物量及酶活无明显下降,酶的时空产率达到56.9 u/(L.h),比单批发酵提高了42.5%。

藤黄微球菌海藻糖生物合成基因的克隆与鉴定

首次从一株能利用淀粉产生海藻糖的藤黄微球菌中克隆了海藻糖生物合成基因。采用PCR方法结合非随机鸟枪法得到藤黄微球菌中低聚麦芽糖苷基海藻糖合成酶(MTSase)基因(MtreY)的全序列及低聚麦芽糖苷基海藻糖水解酶(MTHase)基因(MtreZ)的部分序列,其中MtreY共有2,370个碱基,编码789个氨基酸,表达产物分子量为86·7kD。同源性分析表明,与已报道的MTSase和α-淀粉酶家族成员具有相同的保守模体。将MtreY基因在大肠杆菌JM83中表达,证明表达产物具有预期的酶活性。

海藻糖合成酶活性受固定化处理过程影响的研究

在麦芽糖苷基海藻糖合成酶(MTSase)和麦芽糖苷基海藻糖水解酶(MTHase)双酶的作用下,淀粉可转化为海藻糖,但是其转化率较低。文中采用多种固定化载体进行酶固定化研究,发现通过经戊二醛与壳聚糖交联后的载体与酶液作用,可吸附与海藻糖合成无关的杂酶和杂质,从而提高海藻糖合成酶的活性。通过比较固定化过程中与反应条件中多个因素的影响,得到了如下最佳作用条件:将酶液与经3％戊二醛交联18h后的滤纸作用18h,再与10％的淀粉溶液反应9h,与未经固定化作用比较,海藻糖的产率提高10倍,达到27.22g/L,转化率从5.33％提升到54.43％。

海藻糖微生物酶法合成机制的研究

来源于嗜酸热古菌芝田硫化叶菌 (Sulfolobusshibatae)B1 2的麦芽寡糖基海藻糖合酶(MTSase)和麦芽寡糖基海藻糖海藻糖水解酶 (MTHase)基因在大肠杆菌中获得表达。将获得纯化的两个酶 ,分别以麦芽寡糖和淀粉为转化底物 ,在pH5 5 ,6 0℃条件下合成海藻糖。从反应产物分析结果可知 ,两个酶合成海藻糖时能利用的最小底物是麦芽四糖 ,海藻糖产率与麦芽寡糖链长正相关。同时还发现两个酶都具有轻微的α 1 ,4 葡萄糖苷酶活性 ,能在麦芽寡糖还原末端水解α 1 ,4糖苷键 ,生成葡萄糖分子 ,其反应最小底物分别是麦芽三糖和四糖。

海藻糖合成酶产生菌的筛选及生物合成途径的初步验证

从温泉土壤分离得到11株菌株,它们的胞内释放物能将淀粉转化成海藻糖.对菌株WX-10内含物将淀粉转化为海藻糖的途径进行了初步验证,证明其胞内含有麦芽糖基海藻糖生成酶(MTSase)和麦芽糖基海藻糖水解酶(MTHase).

来源于玫瑰微球菌的麦芽寡糖基海藻糖水解酶基因在大肠杆菌中的融合表达

设计引物克隆玫瑰微球菌QS412中麦芽寡糖基海藻糖水解酶(MTHase)的基因treZ,通过与pET-28a(+)载体相连,转化入宿主菌E.coli BL21,进行发酵诱导。通过SDS-PAGE检测到外源基因在大肠杆菌中有很高的MTHase表达量,但大部分都以不溶性包含体形式存在。对菌体超声破碎全菌液检测酶活,结果显示了水解酶酶活。这是来源于微球菌属的麦芽寡糖基海藻糖水解酶首次获得基因克隆和活性表达,为进一步提高酶活、增大海藻糖产量奠定了基础。

TreY-TreZ途径高产海藻糖菌株的筛选

为筛选能以TreY-TreZ途径合成海藻糖的菌株,对采自鲁山中汤温泉水样、温泉土样及面粉厂附近的土样,经高渗平板高温培养,以碘-淀粉水解圈作为初筛方法,通过TLC及HPLC检测,获得了2株产海藻糖的节杆菌属新菌株,经过初步的途径验证,证实这2株菌均以TreY-TreZ途径生成海藻糖。

Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909麦芽寡糖基海藻糖水解酶突变株的酶学性质及其制备海藻糖的条件优化

来源于古细菌嗜酸热硫矿硫化叶菌(Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909)的麦芽寡糖基海藻糖水解酶(maltooligosyltrehalose trehalohydrolase,MTHase)是双酶法生产海藻糖的关键酶。对1株蛋白表达量提高1.9倍的突变株L202P/L218D/Y323G进行酶学性质方面的测定和海藻糖转化。对突变株L202P/L218D/Y323G Sa MTHase进行最适温度、最适pH值、pH稳定性和60℃半衰期的测定,发现该突变株的酶学性质未发生较大变化。将麦芽四糖基海藻糖为底物,测定突变株L202P/L218D/Y323G Sa MTHase酶动力学相关参数。将麦芽糊精(DE值5~7)作为底物,利用嗜酸热硫矿硫化叶菌的麦芽寡糖基海藻糖合成酶(maltooligosyl trehalose synthase,MTSase)与突变株L202P/L218D/Y323G Sa MTHase以不同比例作用于底物生产海藻糖,海藻糖的转化率最高达到76.0%。

两种制备海藻糖的生物酶转化工艺技术

海藻糖作为具有特殊生物保护功能的非还原性双糖,被广泛应用在食品、医药等各个领域。以双酶法和单酶法为代表的生物酶转化技术是制备海藻糖的研究热点。双酶法以淀粉为原料,在低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶的协同作用下,将直链淀粉转化成海藻糖。双酶法具有原料便宜易得、工艺较成熟、转化率较高等优点,是最早实现酶法工业化生产海藻糖的方法。单酶法直接利用海藻糖合酶将麦芽糖转化为海藻糖。单酶法因为具有反应过程易控、工艺流程简单、副产物少等优点而受到广泛关注。提高酶的耐高温性能及转化效率是目前2种方法的主要研究方向。随着蛋白基因工程领域的发展,生物酶的优化构建技术日趋成熟,为双酶法的进一步完善和单酶法的工业应用奠定了基础。

以淀粉为原料双酶法生产海藻糖的研究进展

双酶法生产海藻糖是指以淀粉为原料,在低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶两种酶的协同作用下,将一定链长的直链淀粉转化成海藻糖的技术。双酶法作为最早实现工业酶转化生产海藻糖的方法,起源于日本,具有原料便宜易得、工艺较成熟、不需要高能量化合物等优点。文章重点介绍了双酶法在国外(尤其是日本)及国内的发展及应用。随着生物基因工程技术的发展,越来越多性能优异的低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶被提取、优化和构建,为双酶法工艺的进一步完善和工业化提供了可能。

麦芽寡糖基海藻糖水解酶基因在巴斯德酵母中的表达及遗传稳定性

海藻糖是一种具有很多功能的非还原性二糖,在生物制品和食品等行业中具有较广泛的用途.对来自芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)B12海藻糖酶转化过程中的关键酶基因--麦芽寡糖基海藻糖水解酶(MTHase)基因进行了遗传密码子的人工改造,合成酵母偏爱密码子和修改基因遗传密码子中的A/T含量,然后将完整的MTHase基因克隆到酵母表达载体pPICZαA,筛选出重组载体并将其导入巴斯德酵母(Pichia pastoris)细胞进行重组表达以用于海藻糖的酶转化.最后获得了一株高效稳定表达MTHase的酵母菌株,分泌到表达培养基上清中的MTHase的酶活大于800U/mg(蛋白质),该重组菌株遗传稳定率达84%以上,为工业化酶法生产海藻糖奠定了一定基础.

启动子工程提高海藻糖生产用酶在地衣芽孢杆菌中的表达

麦芽寡糖基海藻糖合成酶(maltosyltrehalose synthase,MTSase)和麦芽寡糖基海藻糖水解酶(maltosyltrehalose hydrolase,MTHase)是酶法合成海藻糖的关键酶。由于该酶系在天然菌种内产量极低,研究者相继在各种模式微生物中对该酶系编码基因进行表达。为了实现MTSase和MTHase在食品安全级菌株的分泌表达,本研究选择重要工业微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)作为宿主菌株,以MTSase为报告蛋白,通过对天然启动子进行筛选,发现P_(P2)介导下MTSase的表达量最高,在此基础上利用启动子工程策略构建了一系列串联启动子及合成启动子,发现合成启动子P_(1-P2)在原有P_(P2)基础上将MTSase的表达量提高了37%,该启动子对于MTHase的表达同样具有提高作用,在P_(1-P2)介导下MTHase的表达量较在P_(P2)介导下的提高了10%。在发酵培养基和P_(1-P2)启动子介导下MTSase和MTHase的酶活力分别可以达到6907.9 U/mL和798.5 U/mL。