putA与vgb基因对反式-4-羟基-L-脯氨酸产量的影响

反式-4-羟基-L-脯氨酸是在自然界中分布最广泛的一种羟脯氨酸,在医药、化工、食品和美容业等领域有广泛应用。为了在生物转化法生产反式-4-羟基-L-脯氨酸的过程中减少菌体对底物脯氨酸的降解,利用Red/ET同源重组系统敲除putA基因,并比较野生型菌株与缺失型菌株在不同培养基中的反式-4-羟基-L-脯氨酸产量,再引入vgb基因,考察该基因对反式-4-羟基-L-脯氨酸产量的影响。结果表明:putA基因的缺失能阻止菌体降解脯氨酸;碳源充足的情况下,GC培养基更有利于反式-4-羟基-L-脯氨酸的生产;putA基因缺失型菌株能将被消耗的脯氨酸全部转化为反式-4-羟基-L-脯氨酸;vgb基因的存在能显著提高反式-4-羟基-L-脯氨酸的产量。

生物转化L-脯氨酸生成反式-4-羟基-L-脯氨酸的定量分析方法

以芴甲氧羰酰氯（FMOC-Cl）为柱前衍生剂，四硼酸钠为缓冲溶液，建立了一种柱前衍生反相高效液相色谱（RP-HPLC）测定微生物转化L-脯氨酸生成反式-4-羟基-L-脯氨酸的定量分析方法。优化了衍生反应条件，当衍生反应体系中水和乙腈的比例为66∶34，pH值为9.9时衍生效果最佳。采用Agilent Extend C-18柱进行分离，以0.1%三氟乙酸水溶液和乙腈作为流动相，梯度洗脱，检测波长263 nm。L-脯氨酸和反式-4-羟基-L-脯氨酸均在0.01~500 mg/mL范围内线性关系良好，相关系数均大于0.999，检出限为5.00~7.00 ng/L，不同浓度下的平均回收率分别为98.9%~102%和97.9%~100%。该方法重现性好，精密度高，为定量分析微生物发酵液中的L-脯氨酸和反式-4-羟基-L-脯氨酸提供了有效方法。

L-脯氨酸-4-羟化酶的异源表达和合成反式-4-羟基-L-脯氨酸的条件优化

L-脯氨酸-4-羟化酶(L-Proline-4-hydroxylase,P4H)是依赖α-酮戊二酸(α-KG)和Fe2+的双加氧酶成员之一,在反式-4-羟基-L-脯氨酸(trans-4-hydroxy-L-proline,t-4Hyp)等重要手性化合物的生物合成中发挥关键作用。本研究构建了来源于Bradyrhizobium japonicum USDA 6的P4H重组大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)/p ET-28b-p4h BJ,SDS-PAGE和酶活检测结果表明,该菌株具有表达可溶性P4H和催化合成t-4Hyp的能力。通过优化,确定了该重组菌全细胞催化合成t-4Hyp较优的反应体系和条件:10 m L p H 6.5 80 mmol/LMES缓冲液、9 mmol/L L-Pro,6 mmol/L L-抗坏血酸,6 mmol/Lα-KG,0.8 mmol/L Fe SO4·7H2O,反应温度为35℃;在20 g/L湿细胞的催化反应中,t-4Hyp的合成量达到34.86 mg/L,比优化前(17.53 mg/L)提高了98.86%。该工作为进一步利用P4H生物催化法合成t-4Hyp奠定了一定的技术基础。

反式-4-羟基-L-脯氨酸羟化酶基因密码子优化及表达

L-羟脯氨酸用途非常广泛,具有较好的应用价值,利用反式-4-羟基-L-脯氨酸羟化酶能将L-脯氨酸通过生物转化法生成反式-4-羟基-L-脯氨酸.对指孢囊菌(Dactylosporangiumsp.)RH1的反式-4-羟基-L-脯氨酸羟化酶基因密码子优化及蛋白可溶性表达条件进行了探索.基因p4hy的GC摩尔百分含量由73.63降至61.45;在23℃下,加入1mmol/L IPTG及分子伴侣pG-KJE8后可溶性蛋白的含量明显增多;密码子优化后的酶蛋白P4HY具有较好的催化生产羟脯氨酸的能力,反应40h后转化率达到72.8%.

基于表达和反应耦联的羟基化酶催化合成反式-4-羟基-L-脯氨酸

反式-4-羟基-L-脯氨酸(trans-4-Hpro)是药物合成中一种重要的中间体,可以用来合成碳青霉烯类抗生素类高附加值药物。目前,已有许多通过生物催化转化trans-4-Hpro的研究,但如何利用有限的酶资源实现其高效转化是难点。本文中,笔者基于已知脯氨酸4羟基化酶(GenBank No.BAA20094.1)的基因序列,利用基因挖掘工具获得Kutzneria albida来源的新型羟基化酶Ka PH1,以L-脯氨酸为底物,构建羟基化酶表达和反应过程耦联催化合成trans-4-Hpro的耦联反应体系。结果表明,Escherichia coli pET-28a-Ka PH1(E.coli Ka PH1)菌株具有高效催化合成反式-4-羟基-L-脯氨酸的能力,通过对E.coli Ka PH1催化体系的优化,以20 mmol/L L-脯氨酸作为底物,外源添加等摩尔浓度的2酮戊二酸,产量最高达到1246 mg/L,比优化前(1051 mg/L)提高了18.5%。进一步对表达和反应的耦联过程进行调控,反应体系中不添加2酮戊二酸,在底物浓度为20 mmol/L时,产量最高达到2223 mg/L,转化率为84.8%;在底物浓度为100 mmol/L时,产量最高达到7860 mg/L,转化率为59.9%。

代谢工程改造大肠杆菌合成反式-4-羟基-L-脯氨酸

通过比对筛选,从Micromonospora sp.CNB394中获得高活性的L-脯氨酸-4-羟基化酶,随后利用规律成簇的间隔短回文重复-associated protein 9基因编辑方法,通过强化L-脯氨酸合成途径和引入高活性的L-脯氨酸-4-羟基化酶,构建1株以葡萄糖为碳源合成反式-4-羟基-L-脯氨酸的大肠杆菌基因工程菌HYP15。摇瓶发酵30 h,工程菌的反式-4-羟基-L-脯氨酸产量达到13.6 g/L。5 L发酵罐分批补料发酵40 h,反式-4-羟基-L-脯氨酸产量达到48.6 g/L,糖酸转化率和平均生产强度分别达到21.6%和1.22 g/(L h),具有良好的工业应用前景。

反式-4-羟基-L-脯氨酸的研究进展

反式-4-羟基脯氨酸是胶原蛋白中特有的一种氨基酸,在动物体内具有重要的生理功能与独特的生物活性,广泛地应用于医药、化工、美容、疾病诊断等领域.介绍了反式-4-羟基脯氨酸的代谢、功能和应用,并着重对反式-4-羟基脯氨酸的生产方法进行综述,在此基础上探讨了生产反式-4-羟基脯氨酸的研究方向,为利用全细胞催化法和发酵法生产反式-4-羟基脯氨酸提供参考依据,同时展望了未来工业化生产反式-4-羟基脯氨酸发展方向.

HPLC-ELSD法测定花丹安神合剂中N-甲基-反式-4-羟基-L-脯氨酸的含量

文章建立花丹安神合剂中N-甲基-反式-4-羟基-L-脯氨酸的含量测定方法。方法:应用高效液相色谱法测定,色谱柱为YMC-Pack Polyamine II色谱柱(4.6 mm×250 mm,5μm);流动相为75%乙腈;流速为1.0 mL/min;柱温为30℃;检测器为ELSD检测器(漂移管温度48℃,气体流量1.8 L/min,增益1)。结果:N-甲基-反式-4-羟基-L-脯氨酸在5~20μg范围内峰面积与浓度呈良好的线性;加样回收率为96.76%,RSD为1.53%。结论:该方法简便易行、准确、重复性好,可用于花丹安神合剂的含量测定及质量控制。

反式-4-羟基-L-脯氨酸发酵菌株的筛选

为选育出反式-4-羟基-L-脯氨酸发酵生产的优良菌株,以8株产反式-4-羟基-L-脯氨酸的大肠杆菌(Escherichia coli)为出发菌株,对其生长特性、发酵效率进行了比较分析,筛选出2株遗传稳定性好、生产效率高的菌株Hyp-Y1801、Hyp-Y1808,其发酵效价分别为50.4、47.5 g/L,对实现反式-4-羟基-L-脯氨酸的工业化生产具有重要意义。

反式-4-羟基-L-脯氨酸作为手性选择剂在薄层色谱中的应用研究

制备了以反式-4-羟基-L-脯氨酸为手性选择剂的手性薄层硅胶板,研究了其对手性物质的分离能力,取得了一定的效果,并探讨了多方面因素(如展开剂pH、温度等)对分离效果的影响。

产反式-4-羟脯氨酸重组大肠杆菌的构建及优化

反式-4-羟脯氨酸为手性亚氨基酸,是一种被广泛应用于医疗、美容、化工、畜牧领域的生产原料。通过以下工作构建了1株能够高效表达反式-4-脯氨酸羟化酶基因的重组大肠杆菌:(1)使用JCAT软件优化反式-4-脯氨酸羟化酶的编码区基因序列,改变141个碱基(替换了138个同义密码子),使其CAI指数由0.396 5优化至0.927 7,C/G由73.626 3%优化至59.706 9%,优化mRNA延伸效率;(2)优化非编码区序列,选择色氨酸启动子并进行简化,使RBS区包含SD序列,在RBS区前添加g10-L翻译增强子,使用RNAstructure软件优化起始区序列的二级结构,增强mRNA的起始效率;(3)构建重组大肠杆菌DH5α/pUC-19-pH,优化宿主及质粒载体,最终得到的重组菌DH5α/pUC-19-pH比酶活达到0.010 8 U/mg。

反相液相色谱法测定(反)-4-环已基-L-脯氨酸和(反)-4-苯基-L-脯氨酸

采用反相高效液相色谱法分离和测定（反）-4-环已基-L-脯氨酸和（反）-4-苯基-L-脯氨酸．在选定的色谱条件下，（反）-4-环已基-L-脯氨酸、（反）-4-苯基-L-脯氨酸和杂质之间具有较好的分离效果．该方法具有操作简单、快速、准确度和精密度较好，对同一（反）-4-环已基-L-脯氨酸试样多次测定，（反）-4-环已基-L-脯氨酸的日内、日间相对标准偏差（RSD）分别1．55％和0．09％；（反）-4-苯基-L-脯氨酸的日内、日间相对标准偏差（RSD）分别1．94％和1．79％.（反）-4-环已基-L-脯氨酸和（反）-4-苯基-L-脯氨酸的回收率分别为99．80％～100．40％和97．28％～100．00％．

精氨酸缺陷型菌株发酵生产反式-4-羟脯氨酸

为了获得高产反式-4-羟脯氨酸的菌株,基于大肠杆菌的代谢网络模型的指导,以大肠杆菌E.coli BL21(DE3)Δput A为出发菌株,通过基因敲除技术成功敲除arg B基因,阻断L-脯氨酸合成的前体物L-谷氨酸的分支代谢途径,增加L-脯氨酸合成的代谢流,构建了精氨酸缺陷型菌株E.coli BL21(DE3)Δput AΔarg B。同时转入表达质粒p UC19-pro B2A-Ptrp2-hyp,该质粒含有突变基因pro B2,该突变基因所编码的谷氨酸激酶受L-脯氨酸的反馈抑制作用显著降低。摇瓶发酵结果表明,在外源添加600 mg/L L-精氨酸时,该重组菌株产反式-4-羟脯氨酸的量达到312.67 mg/L,较菌株E.coli BL21(DE3)Δput A/p UC19-pro B2A-Ptrp2-hyp提高了25.29%。

无外源脯氨酸发酵产反式-4-羟脯氨酸重组大肠杆菌的构建及发酵优化

为实现无外源脯氨酸的条件下直接从葡萄糖转化生成反式-4-羟脯氨酸,本实验采用定点突变和基因共表达的方法构建重组大肠杆菌:首先对L-脯氨酸生物合成途径中的关键酶谷氨酸激酶进行定点突变E143A、K145A,以增强L-脯氨酸生物合成能力;然后引入脯氨酸4-羟化酶基因,通过两个基因的共表达可以实现从葡萄糖到反式-4-羟脯氨酸的连续转化,而不再需要添加外源L-脯氨酸。得到的L-脯氨酸生物合成能力增强的菌株在摇瓶阶段L-脯氨酸的产量可达到1.4 g/L;pro BA2与hyp双基因共表达菌株的反式-4-羟脯氨酸产量为98.9 mg/L,比原始菌株提高了一倍,经发酵优化后得到培养基为:葡萄糖10 g/L,胰蛋白胨15 g/L,硫酸亚铁3 mmol/L,硫酸镁1 g/L,磷酸氢二钾3 g/L,氯化钙0.015 g/L,在这个培养条件下反式-4-羟脯氨酸的产量为220.0 mg/L,比优化前提高1.2倍。

提高产反式-4-羟脯氨酸工程菌产量的发酵策略

为了实现羟脯氨酸的高产,首先以缺陷型菌株E.coli JM109ΔargB/pUC19-BH作为实验菌,通过单因素优化及正交试验,优化得到新的培养基配方及培养条件。其次通过基因工程手段引入透明颤菌血红蛋白VHB基因,构建菌株E.coli JM109ΔargB/pUC19-BHV,进行高密度发酵。结果显示,发酵培养基为:麦芽糖10 g/L,甘油5 g/L,胰蛋白胨22 g/L,K2HPO44 g/L,FeSO4(Fe2+∶VC=1∶1)5 mmol/L,MgSO4·7H2O 1.7 g/L,Nacl 3 g/L,Cacl20.005 g/L;培养条件为:初始pH 8.5,温度30℃,接种体积分数4%,转速220 r/min。此条件下,菌株E.coli JM109ΔargB/pUC19-BH羟脯氨酸产量约为1602 mg/L,约为优化前的1.4倍.在7 L罐发酵培养,菌株E.coli JM109ΔargB/pUC19-BHV的羟脯氨酸产量约为18.3 g/L,与JM109ΔargB/pUC19-BH相比,提高了13.2%,说明VHB基因的引入有利于羟脯氨酸产量提高.

以甘油为碳源发酵高产反式-4-羟脯氨酸菌株的选育及营养优化

以低品级甘油为碳源进行微生物发酵合成反式-4-羟脯氨酸(Trans-4-hydroxy proline,Hyp)的探索。从实验室构建的重组菌E.coli BL21(DE3)/p UC19-ptrp2-Hyp出发,通过易错PCR随机突变和常压室温等离子体复合诱变处理,利用单菌落琼脂块和氨基酸显色相结合高通量筛选出1株以甘油为唯一碳源的Hyp高产菌P71。与葡萄糖培养基相比,该菌株更适合在甘油上生长并转化L-脯氨酸合成Hyp,发酵20 h产Hyp高达1.20g/L,比生长在葡萄糖培养基上高70%以上;比其出发菌株在葡萄糖培养基上产量提高了1倍以上。通过培养基成分系统优化,发现胰蛋白胨、Fe SO4和L-脯氨酸是3大主要影响因素,最适加量分别为7.01 g/L、11.51 g/L和1.41 mmol/L;在该条件下突变菌株摇瓶发酵12 h产Hyp达1.61 g/L,比优化前提高了50%。

反式-1-苯磺酰基-2-甲基-4-羟基-2-丁烯的合成

以异戊二烯为原料,经与苯磺酰氯加成、水解乙酰化、皂化3步反应,合成了辅酶Q10的重要中间体——反式-1-苯磺酰基-2-甲基-4-羟基-2-丁烯(简称终产物);分别考察了3步反应的反应条件;用傅里叶变换红外光谱和核磁共振表征了其结构。实验结果表明,加成反应的适宜条件为:氯化亚铜为催化剂,三乙胺盐酸盐为相转移助催化剂,乙腈为溶剂,90～100℃下密闭带压(约0.6M Pa)反应2h,n(异戊二烯)∶n(苯磺酰氯)=1.2,中间产物反式-1-苯磺酰基-2-甲基-4-氯-2-丁烯的收率为75%;水解乙酰化、皂化反应的适宜条件为:120～125℃下常压回流反应4h,0～5℃下碱性水解反应3h,以体积比为1∶1的乙酸乙酯-乙醚混合溶剂进行结晶精制。3步反应终产物的总收率为60%;终产物经液相色谱法分析,纯度达到99%。

含X-型二维液晶基元和反式-4,4′-双(4-羟基苯基偶氮)二苯并-18-冠-6冠醚环的液晶共聚酯的合成与表征

以4,4-′(α,ω己二酰氧)二苯甲酰氯(M1)、2,5-二(对辛氧基苯甲酰氧基)氢醌(M2)和反式4,4′-双(4羟基苯基偶氮)二苯并18冠6(M3)为单体,通过溶液共缩聚反应,合成了一系列含X型二维液晶基元和反式4,4′双(4羟基苯基偶氮)二苯并18冠6冠醚环的主链型液晶共聚酯.共聚酯的分子量不高,[η]在0.37～0.25dL g之间.单体的化学结构通过IR、UV、H NMR、MS和元素分析等方法确证.共聚酯的外观为黄色粉状固体,除CP9外,室温下不溶于CHCl3和THF溶剂.共聚酯的性质采用GPC、[η]、DSC、TG、WAXD和POM等方法进行了研究.发现所有的共聚酯加热到各自的熔融温度以上都能形成液晶态,在液晶态可以观察到近晶相的镶嵌织构或焦锥织构或破扇型织构和向列相的球粒织构或丝状织构或纹影织构.共聚酯的熔融温度(Tm)和各向同性温度(Ti)随共聚酯分子中反式4,4′双(4-羟基苯基偶氮)二苯并18冠6用量的改变呈规律性变化.WAXD研究进一步证实了共聚酯的液晶性.

N-(顺式-4-异丙基环己基-1-甲酰基)-D-苯丙氨酸和N-(反式-4-异丙基环己基-1-甲酰基)-L-苯丙氨酸的合成

目的合成N-(顺式-4-异丙基环己基-1-甲酰基)-D-苯丙氨酸和N-(反式-4-异丙基环己基-1-甲酰基)-L-苯丙氨酸。方法以(4-异丙基)环己基甲酸为原料,在二环己基碳二亚胺(DCC)作用下,与N-羟基琥珀酰亚胺反应得到(4-异丙基)环己基甲酸琥珀酰亚胺酯(3),柱色谱分离化合物3得到顺式和反式异构体。顺式体与D-苯丙氨酸甲酯发生酰化反应,碱水解后即得到N-(顺式-4-异丙基环己基-1-甲酰)-D-苯丙氨酸;而反式体与L-苯丙氨酸甲酯发生酰化反应,水解后得到N-(反式-4-异丙基环己基-1-甲酰)-L-苯丙氨酸。结果与讨论成功合成了目标化合物,反应总收率分别为39%和31%。

N-(4-羟基-L-脯氨酰基)-L-丝氨酸的合成

以N-叔丁氧羰基-O-苄基-L-丝氨酸和N-叔丁氧羰基-4-羟基-L-脯氨酸为原料,经由羟基保护,二环己基碳二亚胺(DCC)缩合,脱保护基等步骤合成了4-羟基-L-脯-L-丝二肽。