补料培养对基因重组糖多孢红酶菌生长的影响

目的为了建立基因重组糖多孢红酶菌的生长环境平台,对培养基和生长条件进行优化。方法利用发酵罐模拟工业生产过程,采用补料3级培养的方法,对培养基成分进行筛选试验。结果培养温度为30~34℃,p H≤7.1,搅拌转速变换在700~900 r·min^-1;空气流量在0.35~0.85 vvm,最佳生长培养基：糊精30 g·L^-1、黄豆粉32 g·L^-1、ARGO玉米粉32 g·L^-1、玉米浆18 ml·L^-1、纯豆油6 ml·L^-1。结论基因重组糖多孢红酶菌在上述培养基条件下生长168 h可达到高峰。

透明颤菌血红蛋白基因在红色糖多孢菌株中表达及对红霉素产量的影响

目的利用已含有血红蛋白基因(vgb)的红色糖多孢基因工程重组菌,探讨vgb表达产物对重组糖多孢红霉菌提高红霉素产率的影响。方法用SDS-PAGE、Western blot方法鉴定血红蛋白,用葡萄糖浓度与总蛋白质含量比较原始菌株与重组菌株的差别。结果红色糖多孢基因工程重组菌与原始菌株比较,重组菌株发酵过程葡萄糖浓度的变化出现在第二时段(约38h),原始菌株达到了0.4g/L,而重组菌株只有0.25g/L;第三时段原始菌株出现了游离葡萄糖浓度高峰而重组菌株未出现。在两个菌株中生物物质浓度[以总蛋白质(g/L)表示]存在不同,重组菌株比原始菌株约低27%。红霉素效价,原始菌株和重组菌株分别为3.98和5.15g/L,相当于重组菌株提高红霉素体积产率约29%。结论重组红色糖多孢菌表达了透明颤菌血红蛋白,提高了红霉素产率,对解决抗生素工业和基因工程菌高密度发酵有良好的应用前景。

沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶基因克隆及其在大肠杆菌中的表达

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶(RubisCO)(EC4.1.139)是光合细菌通过卡尔文循环固定二氧化碳的关键酶。本文采用PCR方法,从沼泽红假单胞菌株No.9中克隆到RubisCO基因(cbbM)序列(该序列已提交GenBank,登录号:GU061327)。采用同源建模法,建立了该RubisCO蛋白的三维结构模型,预测其活性位点。将cbbM基因亚克隆到表达载体pTV118N上,构建表达质粒pTV-CBBM,转化大肠杆菌BL21(DE3),获得表达菌株BL21(DE3)/pTV-CBBM,该菌株经IPTG诱导表达后,进行SDS-PAGE检测。采用气相色谱法测定破菌上清中的RubisCO酶活。结果表明:①cbbM基因编码461个氨基酸,与沼泽红假单胞菌株DCP3和DH1的RubisCO蛋白序列相似性分别为98%和99%;②推测沼泽红假单胞菌No.9中RubisCO蛋白的活性中心由Asn112、Lys192、Asp194、Glu195、His288、Arg289、His322、Gly424、Ser369、Gly370和Gly394等氨基酸残基组成;③重组蛋白分子量约为50kDa左右,与预测相符;④破菌上清中的RubisCO酶比活高于原始菌株中的酶活,说明目的基因在大肠杆菌中得到了有效表达。

糖多孢红霉菌引入异源启动子表达透明颤菌血红蛋白

目的为了在糖多孢红霉菌(Sac.erythraea)中表达透明颤菌(Vitreoscilla)血红蛋白基因(vgb),将变铅青链霉菌(Streptomyces lividans)启动子基因整合于糖多孢红霉菌染色体中。方法以变铅青链霉菌基因组DNA为模板,利用PCR技术克隆变铅青链霉菌启动子基因,利用基因重组技术构建含有异源启动子与vgb的重组糖多孢红霉菌表达质粒,经电穿孔法与糖多孢红霉菌染色体整合,红霉素效价测定采用管碟法。结果克隆了含有异源启动子与vgb的重组糖多孢红霉菌表达质粒(pBlueV),相对分子量6.033kb,筛选了重组糖多孢红霉菌株,原始菌株与重组菌株的最终红霉素效价分别为3.98、5.15g·L-1,重组菌株提高红霉素体积产率约29%。结论vgb在重组糖多孢红霉菌株引入异源启动子的情况下获得了表达,有望解决传统发酵过程中由于氧传递而导致的产率低下和成本高的问题。

黄孢原毛平革菌木质素过氧化物酶基因在甲醇毕赤酵母中的表达

将编码黄孢原毛平革菌木质素过氧化物酶(lip)的cDNA克隆到酵母整合型质粒pMETA上,电转化Ade缺陷型甲醇毕赤酵母(Pichiamethanolica)PMAD16,通过MD平板及PCR方法筛选和鉴定重组子。重组子发酵液经SDSPAGE分析和木质素过氧化物酶活力测定等方法鉴定,表明带自身信号肽的黄孢原毛平革菌木质素过氧化物酶基因(lip)在甲醇毕赤酵母中得到表达。优化其发酵培养条件,以藜芦醇为底物进行酶活测定,其酶活可达932U/L。相应发酵指数为12.94U/h·L。比出发菌株提高了24.18%。

表达vgb的糖多孢红霉菌载体构建与活性鉴定

目的为了在糖多孢红霉菌(Sac.erythraea)中表达透明颤菌(Vitreoscilla)血红蛋白基因(vgb),发挥其在贫氧环境下与氧结合形成氧合态,而改变限氧时细胞原有的代谢方式,将vgb克隆于糖多孢红霉菌表达载体中。方法利用PCR技术克隆vgb,利用基因重组技术构建含有vgb的重组糖多孢红霉菌表达质粒,电穿孔法将vgb转化置糖多孢红霉菌中,鉴定采用SDS-PAGE电泳。vgb在重组糖多孢红霉菌表达产物的生物活性检测用Western blotting分析表示。结果克隆了含有vgb的重组糖多孢红霉菌表达质粒(pBlueV),分子量6.033 kb,筛选了重组糖多孢红霉菌株,重组菌株表达的血红蛋白能与1∶300的VHb抗体呈显色反应。结论vgb在糖多孢红霉菌中获得了表达,这对继续研究生产红霉素的工程菌改造,解决工业发酵工程菌高密度培养具有良好的应用前景。

产红霉素C的糖多孢红霉菌A226G^-突变体的构建

糖多孢红霉菌eryG基因编码产物为红霉素3"-O-甲基转移酶(EryG),失活eryG基因能阻断红霉素A的生物合成,积累其中间产物红霉素C。以糖多孢红霉菌A226基因组DNA为模版,用重叠PCR方法扩增出eryG基因两侧约1600bp DNA片段(ΔG),其中去除了EryG上S-腺苷甲硫氨酸结合区域对应的290bp DNA片段。将该片段克隆于质粒pWHM3,构建了同源重组质粒pWHMΔG。PEG介导原生质体转化法将pWHMΔG转入糖多孢红霉菌A226中,通过染色体同源重组突变染色体上eryG基因。利用薄层层析、PCR和质谱方法筛选出一株eryG基因突变的糖多孢红霉菌A226G-突变体,此突变体主要积累中间产物红霉素C而不再合成红霉素A。通过eryG基因的功能补偿,糖多孢红霉菌基因工程菌A226G-G+可以恢复红霉素A的合成能力。

红冬孢酵母苹果酸酶基因RKME1的克隆与表达

苹果酸酶(malic enzyme,ME)普遍存在于各种生物体中,在二价阳离子(Mg^(2+)或者Mn^(2+))的存在下,它可以催化L-苹果酸进行氧化脱羧反应,产生丙酮酸、CO_2和NADPH。前期分析结果预测红冬孢酵母YM25235菌株具有2个苹果酸酶同功酶基因RKME1和RKME2,而且RKME1基因在15℃低温条件下mRNA转录水平显著提高。为了验证RKME1的结构与功能,以红冬孢酵母YM25235 cDNA为模板,PCR扩增得到大小为1 623 bp的开放阅读框,共编码540个氨基酸。序列分析结果显示该序列含有苹果酸酶保守的4个结构域(Ⅰ~Ⅳ),同源建模结果显示该序列的三级结构和蛔虫中的苹果酸酶晶体结构有较高相似性且高度保守。进一步将RKME1插入到载体pET32a(+)中构建重组表达质粒pET32a-RKME1,然后导入大肠杆菌BL21中进行表达。经IPTG诱导,获得了相对分子质量约为70 kD的蛋白质条带。将该蛋白质进行镍柱亲和层析纯化后,酶活分析的结果表明,重组表达的RKME1蛋白可催化苹果酸脱氢生成丙酮酸,同时生成NADPH,酶活为160 U/mg以上。上述结果表明,RKME1是一个新的苹果酸酶基因,这为深入研究苹果酸酶与红冬孢酵母低温条件下生长适应性之间的关系奠定了基础。

红霉素基因工程研究途径和相关技术

红霉素基因工程研究的快速发展依赖于相关的分子生物学技术 ,本文概括介绍了红霉素基因工程研究中常用的五种途径和相关技术 :染色体重组、链霉菌表达系统、大肠埃希氏菌表达系统、糖多孢红霉菌突变体表达系统和无细胞体系 ,并对各种途径进行了评述。

红色糖多孢菌C-12羟基化酶基因eryK的克隆及原核表达

目的:探讨红色糖多孢菌C-12羟基化酶基因eryK在大肠杆菌中的最佳表达条件。方法:将eryK基因克隆到表达质粒pET-22b(+),使其在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,并对装液量、接种量、诱导时间、IPTG浓度和FeC l3浓度等表达条件进行优化。结果与结论:SDS-PAGE电泳显示,在相对分子质量44×103处有EryK蛋白条带,其含量占菌体总蛋白的58%以上。证明高GC含量的红色糖多孢菌C-12羟基化酶基因EryK可以在大肠杆菌BL21(DE3)中高效地表达,为体外研究EryK酶学相关性质以及大规模发酵奠定了基础。

筛选地中海拟无枝酸菌无痕基因敲除菌株的简便方法

将抗生素抗性基因作为标记筛选无痕基因敲除菌株比较费时,因而建立筛选无痕基因敲除菌株的简便方法。通过敲除茄红素生物合成途径中第一个反应的酶编码基因dxs(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶基因),获得白色地中海拟无枝酸菌突变菌株,以此菌株为受体菌,对S-丙二酰转移酶基因(mtf)进行无痕敲除。针对菌落本身携带颜色的地中海拟无枝酸菌(橘红色),利用茄红素合成酶基因dxs无痕敲除获得了白色菌株,在此基础上进行mtf的无痕敲除。以茄红素生物合成途径中任意一个反应的酶编码基因作为标记,很容易筛选得到无痕基因敲除的突变菌株。

确立了小单孢菌属(Micromonospora)的新载体系统

协和发酵东京研究所确立了该公司用于抗生物质フォ—チミシソ生产的放线菌Micromonospora olivasterospora 的基因重组技术,并克隆了 fortimine 生物合成基因.已经解明生物合成过程、通过用基因重组强化关键酶,提高 fortimine 的生产性也获得成功.首次发表确定了链霉菌以外的放线菌的宿主载体系.

红色糖多孢菌A226-SP突变体构建及代谢产物分析

目的:构建红色糖多孢菌突变菌株,生物合成酮内酯类抗生素。方法:利用反向PCR技术,扩增红色糖多孢菌KR6酮还原酶基因突变DNA片段SP(KR6酶中Gly1141Ala1142替换成SerPro),克隆于pWHM3上构建染色体同源重组质粒pWHM3-SP。通过PEG介导原生质体转化,将pWHM3-SP导入红色糖多孢菌中。经染色体二次重组后,筛选出1株红色糖多孢菌KR6酶突变菌株A226-SP。结果:DNA序列分析表明,A226-SP染色体上编码KR6酶中Gly1141Ala1142序列GGTGCG突变成SerPro编码序列AGCCCT。HPLC-HRMS分析证实A226-SP菌株合成了3-脱氧-3-羰基-红霉内酯B(DOEB),同时检测到其中间产物C18H34O6,但没有发现红霉素产物。结论:Gly1141Ala1142位于KR6酮还原酶的重要功能位点,红色糖多孢菌A226-SP突变体可以合成酮内酯类化合物。

酿酒酵母菌共表达XYLA和XKS1发酵木糖生产酒精

分别从腾冲嗜热菌(Thermoanaerobacter tengcongensis MB4T)和毕赤酵母(Pichia stipitis)中克隆到木糖异构酶基因(xylose isomerase gene,XYLA)和木酮糖激酶基因(xylulokinase gene,XKS1).共表达这2个基因的重组菌EF1014不仅可以在以木糖为惟一碳源的培养基上生长,而且在厌氧条件下能发酵木糖生产酒精.在不同温度下用不同浓度的木糖分别进行的发酵实验表明,当木糖浓度为50g/L时,酒精的产量达到最大值0.11g/g木糖.与此同时,28.4%的木糖被利用,并产生1.54g/L的木糖醇.当发酵温度从30℃提高到37℃时,酒精产量没有明显变化.