运动发酵单胞菌丙酮酸脱羧酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

以总DNA为模板,采用PCR技术克隆得到运动发酵单胞菌(Zymomonasmobilis)丙酮酸脱羧酶(pyruvatedecarboxylase)基因pdc,将该基因连接到表达载体pSE380上,得到重组质粒pSE-pdc.将此重组质粒转化到受体菌E.coliDH5α中,挑取重组菌株.经IPTG诱导后,在乙醛指示平板检测到丙酮酸脱羧酶活性.SDS-PAGE电泳结果显示出明显的特异性蛋白质条带:其分子量约为60KD.

酿酒酵母丙酮酸脱羧酶活性测定的研究

丙酮酸脱羧酶是酿酒酵母代谢中非常关键的酶,其催化的反应是利用丙酮酸生成乙醛。研究构建了一种分光光度法测定酿酒酵母中丙酮酸脱羧酶活性的方法,在25℃和pH6.0的条件下测定反应液5min内在波长340nm处每分钟吸光度值的变化。以在25℃和pH6.0的条件下每分钟转化1.0μmol丙酮酸生成乙醛来定义酶的活性。

酿酒酵母丙酮酸脱羧酶基因的克隆及表达

目的酿酒酵母 (Saccharomycescerevisiae)丙酮酸脱羧酶 (PDC)基因的克隆和表达。方法利用PCR技术从酿酒酵母的总cDNA中钓取出PDCsc基因 ,构建其高效表达质粒 ,利用Ion和ompT蛋白酶缺陷株EscherichiacoliBL2 1 (DE3)进行表达。结果扩增出长约 1 7kb的PDCsc基因 ,成功构建其表达质粒pSC -2 2b ,对转化菌株的SDS -PAGE分析结果显示 :该基因获得高效表达 ,表达蛋白占细胞总蛋白的 1 8 6 %。结论成功构建高效表达PDCsc基因的工程菌株 。

丙酮酸脱羧酶及其在手性合成中的应用

主要介绍了酿酒酵母和移动单孢中丙酮酸脱羧酶的结构、性质及其在手性合成中的应用 ,包括反应的机理。

丙酮酸脱羧酶的催化机制及应用研究进展

综述了丙酮酸脱羧酶的结构及催化机理,并介绍了其在酒精生产、药物合成和有机合成方面的应用。

丙酮酸脱羧酶催化合成L-苯基乙酰基甲醇的研究

用酵母的丙酮酸脱羧酶粗提物催化苯甲醛合成Ｌ－苯基乙酰基甲醇（Ｌ－ＰＡＣ），后者为合成Ｌ－麻黄素的前体。酶转化反应的最佳温度为１０℃，ｐＨ６．８，时间为５～６ｈ，酶用量７ｕ／ｍｌ，乙醇２．０ｍｏｌ／Ｌ，苯甲醛１５０～１８０ｍｍｏｌ／Ｌ，丙酮酸１５０～２００ｍｍｏｌ／Ｌ，转化液中Ｌ－ＰＡＣ浓度可达１４０ｍｍｏｌ／Ｌ。

丙酮酸脱羧酶基因和乙醇脱氢酶基因表达载体的构建

以运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)的总DNA为模板,PCR扩增运动发酵单胞菌中的丙酮酸脱羧酶(Pyruvate decarboxylase,PDC)基因和乙醇脱氢酶Ⅱ(Alcohol dehydrogenaseⅡ,ADHⅡ)基因。将丙酮酸脱羧酶基因和含核糖体结合位点(RBS)的乙醇脱氢酶基因串联起来置于T7启动子控制下,构成多顺反子表达质粒pQR-PRA。经酶切和PCR验证,表达载体构建成功。将pQR-PRA转入大肠埃希菌(Escherichia coli)BL21中,转化子的定性检测表明有酶表达,并且初步测定了2种酶的表达量。

移动单孢菌丙酮酸脱羧酶基因的克隆及表达

目的克隆与表达移动单孢菌(Zymomonas mobilis)丙酮酸脱羧酶(Pyruvate decarboxylase,PDC)基因。方法利用聚合酶链反应(PCR)技术从移动单孢的基因组DNA中扩增出PDCzm基因,构建其高效表达质粒,利用Ion和ompT蛋白酶缺陷株Escherichia coli BL21(DE3)进行表达。结果扩增出DNA碱基对数目约1.7 kb的PDCzm基因,成功构建其表达质粒pZM 22 b,对转化菌株的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS PAGE)分析结果显示:该基因获得高效表达,表达蛋白占细胞总蛋白的37.9%。结论成功构建高效表达PDCzm基因的工程菌株,为实现利用PDCzm进行的生物转化奠定了基础。

水稻丙酮酸脱羧酶基因OsPDC3功能的初步研究

植物花粉中存在着活跃的有氧发酵过程。丙酮酸脱羧酶(PDC)作为发酵途径中的关键酶,参与花粉中的能量和物质代谢,在花粉萌发过程中起重要作用。通过反向遗传学的方法对水稻丙酮酸脱羧酶基因OsPDC3的功能进行了初步分析。OsPDC3是一个单外显子基因,编码蛋白与另外4个水稻PDC蛋白间的序列一致性达到77%～82%。表达模式分析显示OsPDC3在花粉中特异表达,GUS组织染色进一步证实其启动子具有花粉特异表达活性。超量表达OsPDC3会使转基因植株叶片中的PDC酶活性上升,表明OsPDC3在体内具有活性功能,能够参与花粉内的生理活动。反义抑制下调了OsPDC3在花粉中的表达水平,但对花粉的离体萌发率没有产生影响,推测这是由于PDC基因间的冗余造成的。

薏苡丙酮酸脱羧酶1(PDC1)基因片段cDNA克隆与分析

参考水稻、玉米的PDC1蛋白保守序列以及甘蔗的PDC基因片段,设计1对简并引物,从薏苡中克隆了PDC基因片段。经测序和在NCBI数据库进行序列相似性搜索,结果表明,该序列与甘蔗PDC基因同源性为96%,与玉米PDC3和水稻PDC2同源性分别为94%和90%,推测该序列为薏苡PDC1基因片段。

Cre-loxP重组酶技术敲除酿酒酵母丙酮酸脱羧酶编码基因pdc1和pdc5

目的:分别构建含有酿酒酵母丙酮酸脱羧酶基因pdc1和pdc5同源序列loxP-kanMX-loxP的质粒,敲除丙酮酸脱羧酶基因。方法:以两端含40 bp pdc1或pdc5的同源序列为引物,以pUG6质粒DNA为模板,通过PCR扩增loxP-kanMX-loxP基因敲除片段,将其分别插入pMD18-T、pEASY-T3,构建表达载体pTWCL-PDC1与pTWCL-PDC5并测序,构建后的质粒利用醋酸锂转化法转化酿酒酵母H5,经筛选鉴定后进行摇瓶发酵试验。结果:分别含有1693、1672 bp目的片段pdc1-loxP-kanMX、pdc5-loxP-kanMX的质粒pTWCL-PDC1与pTWCL-PDC5构建成功,发酵试验显示重组酿酒酵母H5-01与H5-02较原始菌株的乙醇产量分别下降了14.53%与17.54%,证明pdc1或pdc5基因被敲除。结论:利用Cre-loxP重组酶技术分别敲除了酿酒酵母pdc1和pdc5基因,为后续在酿酒酵母中连续敲除pdc1和pdc5奠定了良好的技术基础。

单倍体酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因(pdc1)的敲除与鉴定

为了抑制单倍体酿酒酵母H14的副产物乙醇的合成,使得2,3-丁二醇产量的提升。利用基因工程手段构建载体pWCL-pdc1,获得两端含40 bp pdc1的同源重组片段-loxP-kanMX-loxP。利用Cre/loxP技术获得pdc1缺失菌株S.cerevisiae H14-01(△pdc1)。并以野生型菌株S.cerevisiae H14为对照,进行摇瓶发酵试验。S.cerevisiae H14-01长势明显略低于原始菌株。在整个发酵期间,2,3-丁二醇的最高产量和转化率分别为0.373±0.016 g/L和0.005 g/g,分别较原始菌株提高了37.30%和4.66%,但原始菌株没有检测到乙偶姻和2,3-BD生成。另外S.cerevisiae H14-01的乙醇转化率降低了33.24%,但甘油产量提高了15.76%。说明了碳流流向乙醇被阻断之后,会增加2,3-丁二醇的产量,同时会使此部分碳流流向甘油。因此,并为进一步获得高产2,3-丁二醇的工程微生物群体奠定了基础。

编码酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因克隆及其生物信息学分析

旨在从生物信息学角度更好地研究酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)的结构和功能,克隆酿酒酵母H5的丙酮酸脱羧酶基因pdc6。利用Primer 5.0软件设计1对20 bp引物,以H5基因组DNA为模板克隆获得pdc6,并利用生物信息学分析方法对其序列进行验证及分析。该序列长度为1692 bp,无碱基缺失,且该基因具有完整的开放阅读框,该基因编码的Pdc6包含563个氨基酸残基,该蛋白质中酸性氨基酸残基数量和碱性氨基酸残基数量大致相同;Pdc6理论等电点5.8,疏水性最大值为2.32,亚细胞定位预测其位于细胞外基质,属于酸性蛋白质,并预测了空间结构模型。本研究说明该蛋白结构与Pdc1和Pdc5结构类似,对酿酒酵母H5编码丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因序列克隆和生物信息学分析后,可为后续单基因敲除选取基因顺序的研究提供一定的理论基础。

烟草丙酮酸脱羧酶家族生物信学分析

为研究烟草丙酮酸脱羧酶家族特性,运用ProtScale、CDD、Interpro、Muscle、phyml和TreeDyn等工具分析烟草丙酮酸脱羧酶家族各成员的亲疏水性、结构域和进化树。结果表明:NtPDC_1和NtPDC_2具有亲水性,属于可溶性蛋白,NtPDC_3,NtPDC_4,NtPDC_5和NtPDC_6具有疏水性,为非可溶性蛋白;烟草丙酮酸脱羧酶属于硫胺素焦磷酸(TPP)依赖性酶超家族,各成员均含有3组结构域,分别为N-末端TPP结构域、中心域和C-末端TPP结构域;烟草、拟南芥、水稻、薏苡和玉米的丙酮酸脱羧酶聚类为4组,其中烟草丙酮酸脱羧酶主要聚集在Ⅰ组和Ⅱ组,其进化相对保守。

烟草丙酮酸脱羧酶的生物信息学分析

为进一步了解烟草丙酮酸脱羧酶的特性及功能,采用NetPhos 3.1 Server、Meme和Wolf Psort工具获取烟草丙酮酸脱羧酶的磷酸化位点、保守基序和亚细胞定位的相关信息并进行分析。结果表明:丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点数以NtPDC_1成员较多,酪氨酸磷酸化位点数以以NtPDC_3成员较多;烟草丙酮酸脱羧酶成员中共检测到7组保守基序,以Motif 1~6较为保守,NtPDC_6缺失Motif 7,除Motif 5外,其他他保守基序均作为序列功能结构域的重要组成部分;NtPDC_1、NtPDC_2和NtPDC_3定位于细胞质,NtPDC_4定位于线粒体,NtPDC_5和NtPDC_6定位于内质网。

酿酒酵母类丙酮酸脱羧酶基因缺失对高级醇生成量的影响

【目的】通过构建酿酒酵母类丙酮酸脱羧酶基因(YDL080C)缺失的工程菌株,研究该基因对酿酒酵母浓醪发酵产高级醇特别是异戊醇的影响。【方法】以酿酒酵母工业菌株AY-15的单倍体a-8或α-22的基因组DNA为模板,PCR分别扩增YDL080C上下游非编码区片段YA和YB;以pUG6质粒为模板,PCR扩增KanMX抗性基因片段。分别将YA、YB和KanMX片段连入pUC19载体,构建重组质粒pUC-YABK;并以其为模板,PCR扩增YA-KanMX-YB重组盒,分别电转化单倍体a-8和α-22。将转化子和亲本分别进行酒精浓醪发酵,发酵结束后测定其发酵性能和高级醇的生成量。【结果】筛选获得了YDL080C基因缺失突变株。酒精发酵后发酵性能和高级醇测定结果显示,转化子的异戊醇及总高级醇生成量与对应的单倍体亲本相比没有明显变化,但酒精度分别比亲本提高了0.6(%,v/v)和0.4(%,v/v)。【结论】YDL080C基因缺失对降低酿酒酵母发酵产高级醇特别是异戊醇没有明显作用,但会使酒精度有所提高。

白花丹参丙酮酸脱羧酶基因的克隆和表达分析

目的获得白花丹参丙酮酸脱羧酶(SmPDC)全长基因,分析该基因在白花丹参不同组织部位,以及缺氧胁迫处理后的该基因表达差异。方法利用cDNA文库筛选获得SmPDC基因全长,利用半定量RT-PCR,分析SmPDC基因在白花丹参不同部位的表达情况,及缺氧处理条件下的表达情况。结果获得的SmPDC基因由2 190个核苷酸组成,编码605个氨基酸,蛋白相对分子质量约6.485×104,等电点pI 5.49;半定量RT-PCR检测,该基因在丹参的根中表达量最高,其次是茎和叶;缺氧胁迫处理会诱导该基因的表达,随胁迫时间延长表达量逐渐增加。结论白花丹参SmPDC基因是PDC家族新成员,其功能与植物耐缺氧代谢途径有关。

丙酮酸脱羧酶及其应用研究

丙酮酸脱羧酶(pyruvate decarboxylase,PDC),EC4.1.1.1,是一种胞内酶,是焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate,ThPP)依赖性的非氧化酶,是由辅酶ThPP、Mg2+和蛋白质构成的全酶,在辅助因子焦磷酸硫胺素和Mg2+参与下作用于丙酮酸而产生乙醛和CO2。PDC是丙酮酸合成乙醇的关键酶。它广泛存在于酵母菌、霉菌、细菌和植物等多种生物体中,不同来源的丙酮酸脱羧酶的结构、相对分子质量、酶学性质等均不尽相同。该文综述了丙酮酸脱羧酶生物学性质及其应用前景。

红曲霉丙酮酸脱羧酶基因克隆及酶学性质分析

目的:研究生物乙醇发酵关键酶丙酮酸脱羧酶(Pyruvate decarboxylase,PDC)的性质和功能。方法:从SMART技术构建的红曲霉(Monascus anka CICC 5031)cDNA文库中筛选pdc基因,亚克隆到表达载体pET-21b(+),原核表达、亲和层析纯化重组PDC。分析重组PDC和野生型PDC的酶学性质。结果:pdc基因的开放阅读框长1 713bp,编码一个570个氨基酸残基的蛋白质。重组PDC在E.coli BL21(DE3)中的表达量为菌体总蛋白的32.7%。重组PDC与野生型PDC比活分别为20.2U/mg和30.1U/mg。二者的最适反应条件均为pH6.0、30℃。重组PDC和野生型PDC的Km值分别为2.6mmol/L和0.56mmol/L。结论:红曲霉pdc基因可在大肠杆菌中高效表达,重组PDC稳定性较好,可用作生物乙醇生产的候选资源。

乙酸渗漏型丙酮酸高产菌的选育

对Torulopsis glabrata WSH-IP303进行NTG诱变,挑选以乙酸为补充碳源的平板上透明圈较大的菌落,经初筛和复筛,发现T.glabrata WSH-LQ307生产丙酮酸能力强且稳定。以乙酸为补充碳源摇瓶培养48h,其丙酮酸产量(46.2g/L)比出发菌株(38.3g/L)提高了21％。采用该菌株在5L发酵罐上进行4批发酵实验,丙酮酸产量在64h最高可达68.7g/L,对葡萄糖的转化率为0.651g/g。