瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅰ及其CBD的噬菌体表面展示系统的构建

为研究纤维素酶的酶活性和吸附特性之间的关系,将瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅰ(endoglucanaseⅠ,EGⅠ)和其吸附结构域(cellulose-binding domains,CBD)的基因经PCR扩增后,连接到载体pCANTAB5E上,构建成噬菌粒展示载体pCANTAB5E-egⅠ和pCANTAB5E-egⅠ-cbd。将这些噬菌体展示载体转化到大肠杆菌TGⅠ中,在辅助噬菌体M13KO7的帮助下得到重组噬菌体。用ELISA和Somogyi方法分别测定了EGⅠ及其CBD的表面展示噬菌体对纤维素的亲和性和EGⅠ的CMC活性,结果显示EGⅠ及其CBD已功能展示于噬菌体表面。该系统的成功构建为今后利用噬菌体展示的方法进行纤维素酶的酶分子改造提供了基础。

瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅲ基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

采用刚果红染色法从瑞氏木霉cDNA文库中分离到一株具有CMCase活性的阳性克隆 ,测序结果显示该基因所编码的蛋白质为瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅲ (EGⅢ )。对重组酿酒酵母所产生的EGⅢ进行了酶学性质分析 ,其最适pH为 5 0 ,最适温度为 60℃。检测了酿酒酵母蛋白质分泌系统组分SSO2和SEB1对EGⅢ分泌的影响。结果表明 ,在可过量表达蛋白质分泌系统组分SSO2的酿酒酵母H837中 ,EGⅢ的分泌量最高。由此分析 ,酿酒酵母SSO2蛋白可能在EGⅢ的分泌中 ,是一个限速步骤。通过PCR方法删除EGⅢ基因 5′端非翻译区的 98bp核苷酸序列使EGⅢ表达量提高了 5 3倍。这提示我们 ,瑞氏木霉的EGⅢ基因在酿酒酵母细胞中表达时 ,其mRNA 5′端先导序列中可能存在影响该基因表达水平的调控序列。

瑞氏木霉内切葡聚糖酶II在大肠杆菌中的重组表达及重组酶性质测定

将不含信号肽的瑞氏木霉内切葡聚糖酶II(Cel5A)的cDNA克隆到pET-28a(+)表达质粒上,与其N末端6个组氨酸标签序列融合,构建成pET-28a(+)-egl2表达质粒,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达.利用低温诱导策略,成功表达出活性重组蛋白.Western blot结果显示重组Cel5A相对分子分量大约为43000.进一步对重组Cel5A进行Ni-NTA亲和层析柱纯化并对其进行酶学性质测定,结果显示以羧甲基纤维素钠为作用底物时重组酶最适作用pH为4.5,最适作用温度为60℃;重组酶热稳定性较好,在65℃及以下保温1.5h,活性仍相当稳定.Mn2+对Cel5A的酶活有促进作用,Fe3+和Cu2+有抑制作用,其它金属离子和EDTA对酶活没有明显影响.底物特异性研究表明,重组Cel5A只能水解混合键葡聚糖和羧甲基纤维素钠,对混合键葡聚糖的水解能力是其对羧甲基纤维素钠水解能力的6.7倍,但对微晶纤维素、Glass microfiber filters、木聚糖、阿拉伯木聚糖和木葡聚糖没有水解作用.

高产β-葡聚糖酶里氏木霉的诱变选育、酶学性质及体外模拟消化研究

β-葡聚糖酶可水解大麦等谷物中的葡聚糖,降低葡聚糖在单胃动物消化道内产生的抗营养作用。为获得高产β-葡聚糖酶菌株,采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变里氏木霉(Trichoderma reesei),经初筛、复筛、遗传稳定性及酶学特性表征,突变株ARTP-9较出发菌株β-葡聚糖酶活力提高54.38%,为43.75 U/mL,产酶能力稳定遗传,酶的最适反应温度及pH分别为50℃和6.0,耐受温度为40~80℃,pH 2.5~6.5时酶活力稳定,Fe^(2+)、Mg^(2+)对酶活力有促进作用,Fe^(3+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)、Ca^(2+)、Cu^(2+)对酶活力有抑制作用。以β-葡聚糖为底物,该粗酶的K m值和V max值分别为1.59 mg/mL和6.99μmol/(mg·min)。体外模拟消化实验表明,ARTP-9固态发酵酶制剂在胃期4 h黏度最低,为2.23 mPa·s;肠期21 h还原糖为0.70 mg/mL,是空白的3.2倍,差异显著(P<0.05),其大麦粉体外消化率为48.17%,较空白提升9.02%,差异极显著(P<0.01)。研究结果表明ARTP诱变技术能够显著提高里氏木霉β-葡聚糖酶活力,为其工业化生产奠定基础。

里氏木霉内切-β-葡聚糖酶Ⅱ基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质研究

采用外显子拼接的方法,以里氏木霉Trichoderma reesei基因组 DNA 为模板,克隆出内切-1,4-β-D-葡聚糖酶II基因egl2的全编码序列,将其插入巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris表达载体pPIC9K中,并位于α-因子信号肽序列的下游,获得重组质粒pQY2025。重组质粒线性化后用电穿孔法导入毕赤酵母Pichia pastoris菌株GS115中,经大量筛选,获得高效分泌表达内切葡聚糖酶II的毕赤酵母工程菌株Gp2025。用甲醇诱导培养基进行摇瓶发酵,培养基中内切葡聚糖酶II的活力可达1573.0U/mL,同时对重组内切葡聚糖酶II的性质进行了初步研究。

康氏木霉内切葡聚糖酶(EGⅠ)基因的克隆及表达

目的:构建纤维素酶EGⅠ原核表达载体,并对表达产物进行初步酶学性质研究。方法:以康氏木霉的总RNA为模板,利用RT-PCR扩增内切葡聚糖酶EGⅠ,重组到T7启动子控制下的质粒pET.His中,构建重组质粒pET.His-EGⅠ,并将其转化至E.coli BL21(DE3)plysS感受态细胞中,经0.4mmol/L的IPTG诱导表达后对其表达产物进行13%SDS-PAGE分析。结果:SDS-PAGE电泳显示EGⅠ在大肠杆菌中得到了与预期目的蛋白相一致的外源蛋白带,分子量约45kDa。初步研究表明:重组蛋白具有内切葡聚糖酶活性,最适pH为6.0,温度在30℃～40℃时酶活稳定,金属离子Mn2+对酶活力有明显的促进作用。结论:纤维素酶EGⅠ在大肠杆菌中成功表达,具有一定活性。

中性内切-β-葡聚糖酶基因在里氏木霉中的重组与表达

中性内切-β-葡聚糖酶在棉织物生物整理方面具有重要的应用价值,研究首先从特异腐质霉(Humicola insolens)菌株中克隆到一个中性内切-β-葡聚糖酶基因,将该基因置于里氏木霉(Trichoderma reesei)纤维二糖水解酶I强启动子Pcbh1(及其信号肽)和终止子Tcbh1之间,并以pCAMBIA1300为载体骨架构建重组质粒pCB-PHT。采用根瘤农杆菌介导转化技术将重组质粒pCB-PHT导入里氏木霉的分生孢子中,进一步筛选得到八个重组里氏木霉转化子。摇瓶发酵培养72 h时,发酵液的中性内切-β-葡聚糖酶活力最高可达到98.8 IU mL 1左右,是出发菌株的5.1倍。研究成功地实现了外源中性内切-β-葡聚糖酶在丝状真菌里氏木霉中的重组与胞外表达,有关研究结果将在牛仔布水洗工业中发挥出重要作用。

绿色木霉内切葡聚糖酶基因Ⅰ的克隆表达

为深入研究绿色木霉(Trichoderma viride)内切葡聚糖酶(EGⅠ)的特性与功能,利用Northern blot方法分析不同碳源条件下绿色木霉的egⅠ表达,采用RT-PCR方法从绿色木霉T4中克隆egⅠ基因的cD-NA序列,测序与生物信息学分析,并构建诱导型表达载体pYES2-egⅠ,转化酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)INVSc1和H158中表达.结果表明:绿色木霉在含有纤维素的液体培养基中生长,egⅠ高效表达,在秸秆中表达量最高.纤维二糖中表达量相对较低,在葡萄糖、果糖中没有表达.egⅠ基因编码框长度1 377bp,编码459个氨基酸.含有信号肽,为分泌蛋白,属于糖苷水解酶家族7,具有纤维素酶结合域(CBD)和催化域(CD).INVSc1转化子发酵培养48 h达到转录高峰期,60 h达到酶活高峰期,酶活为0.081 6 U/mL,酶活比H158转化子提高32.5%.

厌氧真菌内切-β-葡聚糖酶基因在里氏木霉中的重组与表达

里氏木霉(Trichoderm reesei)是重要的纤维素酶生产菌,为了显著提高其产酶性能,拟利用分子生物学技术构建高产的基因工程菌株。将前期优化后的瘤胃厌氧真菌内切-β-葡聚糖酶基因af 2置于里氏木霉纤维二糖水解酶I强启动子Pcbh1(及其信号肽)和终止子Tcbh1之间,并进一步以pCAMBIA1300为载体骨架,构建成含潮霉素B抗性标记的重组质粒pCB-hF。以里氏木霉ZU-02为宿主,采用优化的根瘤农杆菌介导转化技术将重组质粒转入经萌发处理的分生孢子。以潮霉素B为抗性标记初筛到318个阳性转化子,进一步接种到以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的筛选培养基上,复筛到8株生长较快的转化子。以重组转化子基因组DNA为模板,分别进行PCR检测,均可获得目的基因片段,表明厌氧真菌内切-β-葡聚糖酶基因已整合到里氏木霉的染色体DNA上。在摇瓶条件下,分别对8个重组转化子进行产酶试验,获得3个高产内切-β-葡聚糖酶活力的转化子。发酵培养96 h时,发酵液的内切-β-葡聚糖酶活力最高可达到126.3 IU?mL-1左右,是出发菌株的4.23倍。研究结果表明:厌氧真菌内切-β-葡聚糖酶基因已在里氏木霉细胞中得到高效表达并实现了胞外分泌。

一种新型内切-β-葡聚糖酶基因在里氏木霉中的重组与表达

刺糙青霉(Penicillium echinulatum)可产生一种耐热、耐碱的新型内切-β-葡聚糖酶(EGL1),具有重要的工业应用价值。鉴于野生型刺糙青霉的产酶水平低,将该菌的内切-β-葡聚糖酶基因经过密码子优化后,在里氏木霉(Trichoderma reesei)中进行重组与表达,采用里氏木霉强启动子Pcbh1(纤维二糖水解酶Ⅰ)及其信号肽,以pCAMBIA1300为载体骨架构建重组质粒pCB-PET,并采用根瘤农杆菌介导转化技术将重组质粒pCB-PET导入里氏木霉的分生孢子中,在潮霉素抗性平板上筛选获得5个优良的重组转化子。将5个转化子重复传代培养10个批次后,分别提取染色体DNA进行PCR验证,均可检测到目的基因Egl1n(密码子优化后的Egl1)条带,说明该基因已稳定地整合到里氏木霉基因组中。采用SDS-PAGE蛋白电泳对转化子培养液进行检测,获得了与目的基因表达产物相符的蛋白条带(约41 kDa),表明Egl1n已在重组里氏木霉中成功实现了胞外表达。重组转化子在30℃,摇瓶转速200 r×min^(-1)条件下培养48 h,取发酵上清液在pH 8.0,60℃条件下,测得内切-β-葡聚糖酶活力为382.6 U×mL^(-1),是出发菌株的22.5倍。酶学性质研究结果表明:该酶耐热性能较好,在70℃以下性能稳定,其最适催化温度为60℃;该酶在pH 5.0~10.5稳定性较好、具有明显的催化活性,其最适pH为8.0,属于碱性纤维素酶。从而成功地实现了刺糙青霉内切-β-葡聚糖酶基因在里氏木霉中的重组与胞外表达,有关研究结果在里氏木霉纤维素酶的定向进化及其工业化应用中具有重要的促进作用。

绿木霉ZY-01的外切葡聚糖酶CBHⅠ基因的克隆及在E.coli中的表达

以前期分离筛选得到的高产纤维素酶菌株TrichodermavirensZY-01的总RNA为模板合成cDNA,经PCR克隆得到外切葡聚糖酶(cellobiohydrolase,CBH)Ⅰ基因;并构建了pET-32a-cbh1表达载体,通过转化至E.coli BL21(DE3)中,获得CBHⅠ重组表达系统,成功表达出可溶性CBHⅠ蛋白。结果表明,Trichoderma virens ZY-01CBHⅠ碱基序列与Trichoderma viride AS 3.3711CBHⅠ基因(GenBank:AY368686.1)序列相似度高达91.95%,氨基酸同源性高达99.22%;通过SDS-PAGE检测,表明该基因在E.coli中得到可溶性表达,分子量约为53kDa,与基因翻译出的氨基酸序列相一致。该研究为CBHⅠ基因的工程化及应用提供了基础。

内切葡聚糖酶基因cel7b在里氏木霉中的同源表达

用里氏木霉(Trichoderma reesei)作为宿主同源表达内切葡聚糖酶基因。运用聚合酶链反应(PCR)技术从里氏木霉c DNA中扩增得到内切葡聚糖酶基因cel7b序列,并将其连接到载体p18-m2上构建重组质粒,将重组质粒转化到里氏木霉菌株中,通过筛选获得表达内切葡聚糖酶的重组里氏木霉工程菌。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测显示,发酵液中重组内切葡聚糖酶的分子质量约48 ku。摇瓶发酵结果显示,内切葡聚糖酶在重组里氏木霉中得到分泌表达,发酵液中的内切葡聚糖酶和滤纸酶活分别达到了726 U/mL和28.7 U/mL,分别为出发菌株酶活的2.9倍和1.1倍。玉米芯进行糖化试验结果显示,重组里氏木霉所产酶液糖化玉米芯的酶解得率为81.4%,比出发菌株提高了6.3%。

绿色木霉的内切葡聚糖酶在纤维素水解中作用机制的研究

对由绿色木霉(Trichoderma viride A 10)菌株的粗酶粉中分离纯化得到的17个内切葡聚糖酶的某些物理、化学性质和对5种纤维性材料的水解作用进行了研究,当它们分别作用于5种结晶度和聚合度不同的纤维性材料时,表现的比活力值是高度相关的,纤维材料的物理性质对酶的比活力有重要影响.在葡聚糖纤维二糖水解酶协同下,它们都能水解棉纤维但当它们共同作用于棉纤维素时,却只有9个组分的主效应是显著的.进一步的研究表明,酶的浓度效应在各组分间的协同作用中有重要影响.对纤维素酶解利用研究的策略提出了讨论.

重组里氏木霉液体深层发酵产中性内切-β-葡聚糖酶

中性内切-β-葡聚糖酶在纺织、食品和造纸等领域中应用广泛。研究采用一株重组里氏木霉（Trichoderma reesei）生产中性内切-β-葡聚糖酶,发酵液经SDS-PAGE检测,显示了来自特异腐质霉（Humicola insolens）内切-β-葡聚糖酶的蛋白条带（约52 kDa）。对重组里氏木霉的发酵性能进行了研究,表明碳源对内切-β-葡聚糖酶的形成有重要影响,当采用乳糖与微晶纤维素的复合碳源时,酶活力和产率都可明显提高。利用玉米浆粉作为氮源,其适宜浓度为12 g·L-1。培养基初始pH值对发酵酶活力及产率有一定影响,适宜的初始pH值为5.0。在2 m3的发酵罐进行产酶试验,发酵96 h酶活可高达8012 U·mL-1。酶学性质研究表明：该酶在50℃以下稳定,在45-55℃有明显的催化作用,其最适催化温度为50℃。在pH 5.0-7.0稳定性较好,并且有明显的催化作用,其最适催化pH值为6.0。生物整理实验结果显示重组里氏木霉所产酶液用于牛仔布水洗时反染较少,水洗效果良好。

外切-β-葡聚糖酶基因重组里氏木霉的筛选及其产酶性能

外切-β-葡聚糖酶是纤维素酶的重要组分之一,提高该组分的活力是增强纤维素酶协同降解性能、降低纤维素水解成本的关键。分别采用微晶纤维素琼脂平板法和滤纸崩解法,对已有的基因重组转化子进行筛选试验,获得了6个优良转化子,其滤纸崩解速率和微晶纤维素琼脂平板上的生长速率都较大。进一步在摇瓶条件下进行复筛试验,获得了外切-β-葡聚糖酶(C1)高产转化子Trichoderma reesei ZU-101,液体培养48 h,其C1酶活力可达18.24 U·ml-1,是出发菌株的2.16倍;分析结果表明:重组转化子的纤维素酶体系中内切-β-葡聚糖酶和纤维二糖酶的活力与出发菌株相比变化不大,但由于外切-β-葡聚糖酶活力得到了大幅度提高,纤维素酶的总活力(滤纸酶活力FPA)也提高了61.9%。采用纤维素酶对碱预处理玉米秸秆进行酶解试验,当酶用量为20 FPIU·(g底物)-1,水解48 h,重组转化子T.reesei ZU-101纤维素酶的酶解得率高达94.4%。本文的研究结果在可再生纤维素资源的生物转化与利用方面具有广阔的应用前景。

绿色木霉内切葡聚糖酶基因Eg Ⅶ的克隆及其表达

【目的】在枯草芽孢杆菌中表达绿色木霉(Trichodoma vivide,T.viride)内切葡聚糖酶基因EgⅦ。研究内切葡聚糖酶基因EgⅦ的生物信息、基因克隆与表达及重组酶学性质。【方法】提取纤维素酶生产菌株绿色木霉AS3.3711的总RNA,通过反转录合成cDNA,并以之为模板利用PCR技术扩增获得内切葡聚糖酶基因EgⅦ,并进行生物信息学分析;构建了重组表达载体pMA5-EgⅦ,并利用热激转化法将其转入枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,B.subtilis)WB600感受态细胞中,成功进行表达。【结果】生物信息学分析表明,内切葡聚糖酶基因EgⅦ编码249个氨基酸,蛋白质的分子量为26.8002 KD,理论等电点7.62,属于胞外蛋白;预测蛋白质三级结构与二级结构一致,由ɑ-螺旋、延伸链区、β-转角和无规则卷曲构成。电泳结果表示,重组枯草芽孢杆菌在EgⅦ基因片段大小符合处出现条带,表明成功将EgⅦ-pMA5转化到B.subtilis WB600中。刚果红染色结果显示重组枯草芽孢杆菌在CMC培养基上出现较大直径的透明圈,重组菌株上清粗酶液DNS酶活力达到22.71 U/mL,表明绿色木霉内切葡聚糖酶基因EgⅦ可以在枯草芽孢杆菌中表达,并具有较高活性。重组酶酶学性质分析表明,该酶的最适温度是60℃,最适pH值为6.4,且温度在50℃以下,pH值在5.6~8.0范围内,酶活力具有良好的稳定性。【结论】通过对内切葡聚糖酶基因EgⅦ克隆及分析,获得了表达内切葡聚糖酶基因EgⅦ的枯草芽孢杆菌基因工程菌,了解了重组酶酶学性质,为纤维素酶的广泛应用提供了理论基础。

木霉GXC产β-葡聚糖酶条件和酶学性质

研究了木霉GXC产 β 葡聚糖酶的条件。结果表明 ,最适产酶碳源为麸皮 ,氮源为硫酸铵 ;产酶的最适条件为 :初始pH为 4 0～ 5 0 ,30℃培养 44h。粗酶液经硫酸铵沉淀、SephadexG 2 5、SephadexG 1 0 0和DEAE SephadexA 50柱层析得到纯β 葡聚糖酶 ,SDS PAGE凝胶电泳显示一条带 ,测得分子量为 35kD。该酶最适反应pH5 0 ,最适反应温度为 60℃ ,在 40℃以下、pH4 0～ 5 0酶活力相对稳定。 5 0mmol L以下的Ca2 +、Zn2 +和Fe2 +,以及 1 0 0mmol L以下的Co2 +对酶活力有激活作用 ;而Cu2 +和Fe3+具有抑制作用。

里氏木霉(Trichoderma reesei)产β-葡聚糖酶和木聚糖酶的条件研究

比较了不同发酵条件对里氏木霉产β-葡聚糖酶和木聚糖酶性能的影响.结果表明,里氏木霉产两种酶的最佳碳源和氮源各异,其中木霉产木聚糖酶的最佳碳源为乳糖,氮源为牛肉膏;而产β-葡聚糖酶的最佳碳源为麸皮,氮源为硫酸铵.在培养条件方面,里氏木霉产木聚糖酶和β-葡聚糖酶的最适起始pH值分别是4.0和5.0,最适发酵温度均为30℃.研究还表明吐温20、吐温80和甜菜碱等3种表面活性剂均具有促进木霉产酶作用,其中甜菜碱对产木聚糖酶的效果较好,而吐温20对产β-葡聚糖酶效果较佳.就产酶进程而言,木霉在培养20 h之后开始产木聚糖酶,而产β-葡聚糖酶比产木聚糖酶滞后约4h,它们分别在48 h和44 h时产酶量达到高峰.

匍枝根霉TP-02内切葡聚糖酶基因eg2的克隆表达及功能分析

从匍枝根霉TP-02的cDNA文库中克隆得到内切葡聚糖酶基因eg2,在大肠杆菌BL21中成功表达,通过对其结构功能进行初步分析,并对EGⅡ的纤维素结合模块CBM1及催化结构域GH45区进行突变研究。结构分析表明:N39S可影响CBM1亲水平面的形成,V136D及E260D对GH45活性中心的改变较大。突变株的发酵特性显示,N39S可缩短达到峰值的时间,V136D及E260D可显著提高酶活。其中,突变株EGⅡ-F在发酵21 h后,酶活达到最高为1.321 IU/mL,比突变前提高了82.7%。