黄色瘤胃球菌木聚糖酶基因xynB的异源表达与酶学性质研究

该试验以黄色瘤胃球菌基因组为模板,通过PCR扩增获得目的基因xynB,将xynB与表达载体PET28a连接,获得重组载体PET28a-xynB。用IPTG对含有重组载体的大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达,镍离子层析柱纯化后检测其酶学性质。生物信息学分析表明,XynB理论大小为47 kDa,预测等电点为4.49,不含信号肽,含有1个糖苷水解酶11家族结构域和1个碳水化合物结合结构域。酶学性质研究结果表明,该酶的最适pH值为5.0,最适反应温度为40℃,金属离子Mg^(2+)、Na^(+)、K^(+)和Ba^(2+)对木聚糖酶XynB有较好的激活效果。综上可知,黄色瘤胃球菌木聚糖酶XynB属于GH11家族,最适pH值为5.0,最适温度为40℃,酶比活力为62.94 U/mg。

木聚糖酶基因(XynB)肠道特异表达载体的构建及鉴定

将黑曲霉属XynB基因和猪RELMβ基因核心启动子区克隆到pcDNA3.1(-)中,构建携带绿色荧光和Myc双标记的肠道特异表达载体pcDNA3.1-RELMβ-XynB-Myc-GFP。利用脂质体介导将载体转染人结肠癌细胞(HT29)和人肝癌细胞(Bel7402),荧光显微镜检测发现,该载体可在HT29细胞特异表达绿色荧光蛋白;对转染该表达载体的HT29细胞进行RT-PCR检测和WB分析,结果表明,XynB基因在HT29细胞中正常转录,并且在细胞内检测到目的蛋白表达。

链霉菌Streptomyces sp. S9木聚糖酶基因xynBS9的克隆表达及性质分析

通过设计简并引物和构建基因组文库的方法从链霉菌Streptomycessp.S9中克隆得到-βl,4-木聚糖酶基因xynBS9。该基因全长1 023 bp,编码340个氨基酸。将不带原基因信号肽编码序列的xynBS9以正确阅读框架克隆到表达载体pET-22b(+)上,并在大肠杆菌BL2 l(DE3)中诱导表达。重组蛋白经硫酸铵分级沉淀和疏水柱纯化后达到电泳纯。酶学性质分析表明,重组木聚糖酶最适温度为60℃,最适pH为6.5,在碱性条件下具有良好的稳定性。

链霉菌Streptomyces olivaceoviridis A1木聚糖酶基因xynA在大肠杆菌及毕赤酵母中的高效表达

从橄榄绿链霉菌StreptomycesolivaceoviridisA1中克隆出木聚糖酶基因xynA ,将带与不带原基因信号肽编码序列的xynA分别以正确的阅读框架克隆到大肠杆菌表达载体pET 2 2b(+)上的pellB信号肽编码序列之后 ,得到 2种构建的重组载体 ,在重组大肠杆菌中木聚糖酶得到了表达 ,表达产物具有生物活性。进一步将不带原基因信号肽编码序列的xynA插入到毕赤酵母转移载体pPIC9中 ,转化毕赤酵母得到重组子 ,在重组子中木聚糖酶基因得到了高效分泌表达 ,在摇床培养水平上的表达量达到 2 0 0mg L ,且表达产物具有生物学活性。

宇佐美曲霉木聚糖酶基因的克隆和序列分析

依据宇佐美曲霉(Aspergillus usamii)E001木聚糖酶(XynII)N末端氨基酸残基序列以及曲霉菌密码子的偏爱性和真核生物mRNA在3′端存在Poly(A)等所提供的生物信息,采用RTPCR技术扩增了XynII成熟肽和3′非编码区的cDNA片段,PCR产物直接克隆至pUCmT载体中。DNA序列分析表明,该cDNA全长733bp,其中3′非编码区178bp,成熟肽编码区555bp,编码184个氨基酸。成熟肽基因推导的氨基酸序列同Aspergillusniger、Emericellanidulans以及Trichodermaviride来源的木聚糖酶相比,同源性分别为89%、46%和36%。又进一步对XynII二级结构进行了分析,并通过SWISSMODEL预测了XynII的三维结构。

耐碱性木聚糖酶基因在短小芽孢杆菌中高效分泌表达的研究

从木聚糖酶高产短小芽孢杆菌 (Bacilluspumilus)BP5 1中克隆得到木聚糖酶基因xynA ,将其构建在芽孢杆菌表达载体pWH1 5 2 0中得到重组质粒pWSX1 1。xynA由木糖诱导xylA启动子调控xynA表达。采用同源高效表达策略 ,以原生质体转化方法将pWSX1 1转回原始菌株BP5 1中 ,获得重组菌株BPX1 1。通过木糖诱导重组菌株中的xy nA基因高效分泌表达 ,使木聚糖酶产酶活力比原菌株BP5 1提高了 87% 。

木聚糖酶基因研究进展

半纤维素分解微生物在自然界碳素循环中起着重要作用,半纤维素是植物多糖的重要成分之一。木聚糖则是半纤维素的主要成分。木聚糖酶(EC3.2.1.8)可催化木聚糖的水解,在各种各样的生物体里都发现有木聚糖酶,如细菌、放线菌、真菌。在过去几十年里,有超过100个木聚糖酶基因被克隆进同源或异源宿主中,其目的是为了超表达木聚糖酶和改变它们的特性以适应商业应用。木聚糖酶的应用极其广泛,可用于生物转化、造纸、食品、饲料、能源、纺织等行业。尤其是迫切的环境问题将进一步促进木聚糖酶研究的开展。

短小芽孢杆菌A-30耐碱性木聚糖酶基因的分子生物学研究

采用PCR方法对短小芽孢杆菌A - 30菌株的耐碱性木聚糖酶基因进行克隆 .在木聚糖选择平板上用刚果红染色法筛选出阳性克隆 ,提取阳性克隆的重组质粒进行酶切鉴定和测序 .该基因在大肠杆菌中表达 ,过夜培养物胞外、胞内和周质空间的木聚糖酶酶活分别为 0 .15 9IUmL-1、0 .32 2IUmL-1和 0 .0 0 7IUmL-1.此木聚糖酶表现出较宽的pH作用范围 ,最适作用pH 7左右 ,在pH 9时仍有 6 0 %以上的酶活性 .图 4参

木聚糖酶XYNB分子中折叠股B1和B2间的疏水作用对酶热稳定性的影响

对来源于Streptomycesolivaceoviridis的高比活木聚糖酶XYNB进行同源建模,并结合嗜热木聚糖酶氮末端芳香族氨基酸疏水作用的结构分析,设计了XYNB的T11Y定点突变,观察XYNB分子中折叠股B1和B2的疏水作用对酶的热稳定性的影响。将突变酶XYNB′在毕赤酵母中表达,表达的XYNB′经纯化后与原酶XYNB(同样经毕赤酵母表达后纯化)进行酶学性质比较,结果表明,XYNB′的耐热性比XYNB有明显的提高,但最适温度与原酶一样为6 0℃。另外,XYNB′的最适pH、Km值及比活性均有一定的改变。实验证实了木聚糖酶XYNB的氮端芳香族氨基酸之间的疏水相互作用与其热稳定性相关,为进一步的结构与功能研究提供了优良的基因材料。

堆肥未培养细菌的宏基因组文库构建及新的木聚糖酶基因的克隆和鉴定

从自制堆肥样品中提取未培养细菌的总DNA,用柯斯质粒pW EB∷TNC为载体构建宏基因组文库,对文库进行筛选获得表达木聚糖酶活性的克隆,再进行亚克隆、测序分析以及B lastx搜索G enB ank分析木聚糖酶基因。结果构建得到一个包含约5万个克隆的宏基因组文库,文库中外源DNA总容量约为1.8×106kb,获得2个表达木聚糖酶活性的克隆:pGXN 1050和pGXN 1051,鉴定分析表明:pGXN 1050上潜在的木聚糖酶基因um xyn 11A具1个771bp的ORF(Open R ead ing F ram e),可编码含257个氨基酸的蛋白质,所编码产物与混合纤维弧菌(C ellv ibr io m ix tus)的内切-1,4-β-木聚糖酶(G enB ank索引号Z48925.1)的氨基酸序列有46%的一致性和57%的相似性;pGXN 1051上潜在的木聚糖酶基因um xyn 11B具一个723bp的ORF,可编码含241个氨基酸的蛋白质,编码产物与混合纤维弧菌的内切-1,4-β-木聚糖酶(G enB ank索引号Z48925.1)的氨基酸序列有73%的一致性和80%的相似性。木聚糖酶Um xyn11A和Um xyn11B都属于糖基水解酶家族11的成员。

用Overlap-PCR法从Trichodermareesei QM9414基因组DNA中克隆并表达木聚糖酶Ⅲ

禾本科植物木聚糖酶在其成熟过程中需在细胞进入程序性死亡后 ,经蛋白水解酶多次剪切方显活性 ,常规蛋白质克隆表达系统无法表达这类酶。通过GenBank搜索获得一与之同族、结构相似的来源于T .reeseiQM94 1 4(ATCC2 6 92 1 )突变种PC 3 7菌株的xynⅢ。但该酶在T .reeseiQM94 1 4中不表达 ,而在基因组中存在。通过overlap PCR法将 4个外显子分别克隆、测序 ,再连接测序 ,最终获得该基因的全长cDNA序列。将该基因连接到表达载体pETBlue 2上 ,并转化到TunerDE3表达菌株中 ,常规条件下可表达并有木聚糖酶活性显示。低温 (1 5℃ ) 6

宇佐美曲霉木聚糖酶基因xynⅡ在不同毕赤酵母中的分泌表达

将宇佐美曲霉E001的内切-1,4-木聚糖酶基因克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K中,得到重组质粒pPXY-NII,将其经SalⅠ线性化后分别转化2株毕赤酵母GS115和KM71,xynⅡ基因通过同源重组被整合到毕赤酵母染色体上,并处于酵母α因子的下游,经筛选获得阳性重组菌PXGL98(Mut+)和PXKL29(Muts)。该木聚糖酶基因在2株毕赤酵母中均实现了分泌表达。同时对工程菌的发酵条件进行了优化,在甲醇诱导下,PXGL98与PXKL29培养物上清液中的酶活力分别可达1156.92 U/mL和1646.03 U/mL。

黑曲霉木聚糖酶结构基因和5'调控区基因克隆及其分析

以黑曲霉(Aspergillus niger)A3的基因组DNA为模板,根据已报道的xynB基因序列设计简并引物,在合适的PCR反应条件下有效地扩增出了xynB的结构基因及其5'调控区序列片段,并克隆到pBS-T载体上,序列测定表明,该目的片段全长1611 bp。通过序列分析:结构基因部分长744 bp,其中含有一个66 bp的内含子和18个氨基酸的信号肽序列;xynB基因的cDNA序列大小为678 bp,编码225个氨基酸,与GenBank上检索的木聚糖酶基因的核苷酸序列同源性最高达98%,氨基酸序列同源性达99%。在翻译起始点上游92 bp和118 bp处找到转录起始位点和类"TATA"box的核心启动子区特征元件以及"CAAT"box,表明所克隆的调控区序列具有真核生物启动子特点,这为构建木聚糖酶高效表达载体,用于工业育种奠定了基础。

As(Ⅲ)胁迫对小麦发芽过程中木聚糖酶活性及基因表达动态变化的影响

采用室内水培方法,研究了不同浓度As(Ⅲ)胁迫对小麦发芽过程中籽粒、幼根、幼叶3个部位在培养180h内木聚糖酶活性的动态变化。并以小麦稳定表达的肌动蛋白基因作为对照,利用半定量RT-PCR技术,对小麦木聚糖酶基因的表达进行了研究。结果表明,小麦发芽过程中3个部位木聚糖酶活性平均值大小顺序为籽粒>幼芽>幼根。随着As(Ⅲ)浓度升高,籽粒中木聚糖酶活性呈现低促高抑的趋势,幼根和幼叶中木聚糖酶活性呈上升趋势。4个浓度As(Ⅲ)处理后木聚糖酶基因表达强度依次为25mg/L>5mg/L>0mg/L>0.1mg/L。

土壤微生物DNA木聚糖酶基因多样性的研究

采用国产硅胶GF254(60型)代替进口Glass bead的改良方法抽提土壤微生物DNA,然后设计了一对扩增木聚糖酶基因片段的新简并引物,对抽提的土壤微生物DNA进行PCR扩增。扩增片段连接pMD18T载体,转化大肠杆菌,重组片段通过酶切进行RFLP分析后,测序分析得到10个木聚糖酶基因片段。对所得片段翻译的氨基酸序列进行BLAST分析表明有8个片段与来自放线菌的木聚糖酶具有较高的同源性,2个与假单胞菌的木聚糖酶具有较高的同源性。所得10个木聚糖酶片段的氨基酸序列同源性比较显示,第27个氨基酸均为天冬酰胺(N),暗示这些来自土壤微生物DNA的基因片段编码耐碱的木聚糖酶。通过构建系统进化树,发现扩增的木聚糖酶片段之间的相似性均在70%以上。

木聚糖酶基因在大肠杆菌中的表达及表达蛋白的纯化

热海栖热袍菌Thermotogamaritima是一个嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的耐高温和热稳定性的木聚糖酶B具有很好的工业应用前景.利用PCR技术将嗜热产乙醇菌T.maritima编码高度热稳定性木聚糖酶的基因克隆至原核表达载体pET-20b,使之与组氨酸标签融合,并在大肠杆菌JM109(DE3)中得到了高效表达.最后采用金属Ni2+螯和层析柱对基因表达产物进行了纯化.

酸性木聚糖酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的分泌表达

运用“鸟枪法”克隆构建了环境微生物的基因组文库,并从中筛选得到一个酸性木聚糖酶基因,命名为xyl3,其在GenBank中的登录号为gb:AY300805。BLAST分析表明,该基因的序列同源性很低,其中仅存在很短的木聚糖酶基因的同源片段,其编码的木聚糖酶属于G lycosyl hydrolases fam ily 10,与来源于Geobacillus stearotherm ophilus的intra-cellu larxylanase在氨基酸水平具77%同源性。该基因经T4 DNA polym erase处理后,克隆至经限制性内切酶CpoⅠ和NotⅠ双酶切后的毕赤酵母表达载体pHBM905,获得重组质粒pHBM706。此重组质粒转化毕赤酵母GS115,经含有交联木聚糖的选择性培养平板和PCR扩增鉴定筛选得到重组毕赤酵母GS115(pHBM706)。以0.5%甲醇于28℃诱导产酶,测得重组毕赤酵母GS115(pHBM706)在诱导的第36h产酶达最高值,所产粗酶液酶活为0.177 IU/mL。该酶的最适反应pH为5.5,最适反应温度为50℃。

乳糖对产木聚糖酶基因工程菌1020的诱导作用及碳氮源优化

研究了国产及进口LB培养基对产嗜热性木聚糖酶基因工程菌1020生长及产酶的影响,并以国产原料为基准,优化了培养基。结果表明,国产的酵母膏及蛋白胨和进口原料相比,缺少某些成分,单纯增加用量不能弥补这种差别;乳糖可以代替昂贵的IPTG起到有效的诱导作用;10g·L-1的乳糖可兼起能源及诱导剂的双重效果,菌的生物量和产酶量达到最佳;发酵8h后补加5g·L-1乳糖,生物量及酶活皆有提高。复合氮源优于单一的无机或有机氮源。优化后的酶活从进口LB培养基的270U～290U提高到1700U～1800U。