茂源链霉菌L-谷氨酸氧化酶的异源表达以及诱导条件优化

L-谷氨酸氧化酶(L-glutamate oxidase,LGOX)能够专一性氧化L-谷氨酸生成α-酮戊二酸(α-ketoglutaric acid,α-KG),在食品领域以及临床生化检验中具有重要的价值。为了提高LGOX的活性,本文结合生物信息学方法和显色法,筛选得到一种新型的含有LGOX基因的茂源链霉菌株(Streptomyces mobaraensis CGMCC 4.1719),以其基因组序列为模板,通过PCR技术扩增LGOX基因,与pET21b质粒连接,构建表达载体pET21b-SmLGOX,化转至大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中进行诱导表达,并对诱导条件加以优选。通过电泳分析结果可知,SmLGOX基因在大肠杆菌中成功表达。确定了最佳诱导条件为:IPTG终浓度0.4 mmol/L,30℃下诱导6 h。纯化后在不同pH条件下测定酶活,该重组菌最适pH为6.0,且在pH=4.0~6.0时相对酶活保持在80%以上,稳定性好,适于LGOX的工业化应用。

茂源链霉菌原生质体的制备与再生

【目的】探索制备高纯度茂源链霉菌原生质悬液的条件,为原生质体融合提供支持。【方法】在茂源链霉菌菌丝体一级培养不同时间（4,8,12,16,20,24,28,32,36,40,44,48h）后,称取菌丝体干质量,确定一级培养最佳时间;将一级培养的菌丝体转接培养二级菌丝体,在不同培养时间（13,14.5,16,17.5,19,20.5h）根据原生质体制备率、再生率的综合情况及菌丝体形态显微镜观察结果,确定二级菌丝体的培养时间及培养基中添加甘氨酸的最佳质量浓度（0,2,5,10,20g/L）,根据原生质体制备率和再生率确定使用溶菌酶的质量浓度（2,5,8,10,20,50mg/mL）和酶解时间（1,2,3,4,5,6,7,8h）,使用不同方法（500r/min离心法与双层18μm和0.45μm滤膜过滤法）分离原生质体,对原生质体分离后的损耗情况进行比较,确定分离条件。【结果】茂源链霉菌一级菌丝体的最佳培养时间为28h;二级菌丝体培养的最佳条件为：在培养基中添加5g/L甘氨酸,培养16h,溶菌酶最适质量浓度为8mg/mL,酶解3~4h;以500r/min离心分离原生质体可以获得较纯净的原生质体悬液;茂源链霉菌原生质体制备率最高达97.82%,再生率最高达9.04%,纯度最高达87.53%。【结论】得到了制备高纯度的茂源链霉菌原生质体悬液的条件。

响应面法优化茂源链霉菌产谷氨酰胺转氨酶发酵条件

以茂源链霉菌为出发菌株,在单因素实验基础上,选择初始p H、转速、装液量和培养温度为主要影响因子,应用响应面Box-Behnken设计进行4因素3水平实验,以TG酶活为响应值,优化该菌株产TG酶的摇瓶发酵条件。结果表明,茂源链霉菌产TG的最适发酵条件为:初始p H为7.0,装液量为78 m L/250 m L,转速为150 r/min,培养温度为30℃,培养时间为96 h。在该条件下进行发酵,谷氨酰胺转氨酶活力可达(1.41±0.02)U/m L。

基因组信息指导下茂源链霉菌代谢产物研究

目的在基因组信息指导下,研究茂源链霉菌Streptomyces mobaraensis US-43的代谢产物。方法采用16S r RNA基因序列分析对菌株US-43进行初步分类鉴定,应用anti SMASH分析菌株US-43的基因组序列并预测其可能含有的代谢产物;采用正向硅胶柱色谱、凝胶柱色谱以及高效液相色谱等分离技术对该菌株的代谢产物进行分离纯化,利用核磁共振和质谱鉴定化合物结构;通过改变培养条件对其发酵稳定性进行考察,通过HPLC-UV方法建立标准曲线,研究代谢产物的产量。结果在基因组信息指导下从茂源链霉菌Streptomyces mobaraensis US-43中分离鉴定了一个α-吡啶酮类化合物杀粉蝶菌素A1,且该菌株的发酵稳定性良好,最高产量为144mg/L。结论茂源链霉菌Streptomyces mobaraensis US-43能够稳定产生杀粉蝶菌素A1。

产转谷氨酰胺酶茂源链霉菌的诱变育种及发酵培养基优化

研究了茂源链霉菌在不同条件下的产转谷氨酰胺酶特性。结果表明:茂源链霉菌的最适产酶温度为32℃,最适pH为7.5。通过紫外诱变茂源链霉菌的转谷氨酰胺酶产量提高了36.8%。茂源链霉菌可利用还原性淀粉作为发酵碳源,将淀粉转化为葡萄糖,葡萄糖的液相色谱图出峰时间为6.9 min。采用玉米秸秆作为发酵产转谷氨酰胺酶的碳源,产量虽不及高氏1号培养基,但转谷氨酰胺酶的产量较为理想。

常压室温等离子体(ARTP)诱变茂源链霉菌菌株

采用常压室温等离子体(ARTP)诱变技术处理茂源链霉菌(Streptoverticillium mobaraense)菌株HS47的孢子,选育微生物谷氨酰胺转胺酶(MTG)高产菌株。菌株的致死率强度和正突变率高低结果表明,在电源功率为120W,处理距离2mm,工作气流量10slpm时,等离子体氦气对茂源链霉菌HS47孢子的最佳处理时间为30s。将诱变后的孢子液稀释涂布后,利用96孔板高通量筛选方法对单菌落进行初筛,选出高产的突变株进行两轮试管复筛,筛选过程中保持对菌株的分离纯化,最终获得一株高产菌株M-8,其MTG酶活由2.8U/ml提高到5.1U/ml,较出发菌株HS47提高了82%。该菌株的摇瓶发酵实验证明,其酶活的提高是单位菌株分泌的MTG有所增加的结果。经过8次传代,证实该菌株具有良好的遗传稳定性。这为谷氨酰胺转胺酶的工业化生产提供了菌种支持和理论支持。

甲壳素促进茂源链霉菌发酵产酶

为了提高茂源链霉菌发酵生产谷氨酰胺转胺酶的产量,研究了甲壳素对茂源链霉菌发酵产酶的影响。结果表明,添加0.5%的甲壳素对茂源链霉菌发酵产酶的促进效果极显著,但甲壳素的添加量达到2%时反而会抑制菌株产酶。从菌株生长代谢过程中p H变化、产酶情况、发酵液中蛋白含量及总氮含量等方面,对甲壳素促进茂源链霉菌发酵产酶的作用机理进行了初步探讨。研究显示,甲壳素在茂源链霉菌发酵过程中对菌体生长产生一定的胁迫,刺激菌体大量分泌次级代谢产物,从而提高茂源链霉菌的产酶。对菌株发酵过程的显微观察则表明,甲壳素也可能通过分散菌体生长,提高菌体向胞外分泌谷氨酰胺转胺酶的量来促进产酶。

复合诱变法选育谷氨酰胺转胺酶高产菌株

为筛选谷氨酰胺转胺酶高产菌株,利用紫外-硫酸二乙酯复合诱变、一次筛选的方法诱变生产菌株茂源链霉菌(Streptoymyces mobaraensis),结合高通量筛选技术筛选高产菌株。结果表明:复合诱变的方式较单独诱变的方式效率高。经过诱变的高产菌株由于酶的成熟加快或者蛋白表达量增加而提高了酶活力,最高可达7.02 U/mL,比野生菌株提高了54%。进一步研究高产菌株发现,高产菌株谷氨酰胺转胺酶的成熟加快,可提前24 h结束发酵;发酵液中酶原含量高,会降低发酵液中酶活性。

转谷氨酰胺酶高产突变株的紫外线诱变选育及发酵条件研究

以茂源链霉菌为出发菌株,对其进行紫外线诱变,通过初筛复筛,选育出性能稳定的高产突变菌株G-17,其酶活力达到0.86U/mL,相对于出发菌株提高了2.4倍。对影响突变菌株G-17摇瓶液态发酵条件进行了研究,确定发酵的最佳条件为:培养基初始pH为7.0,100μg/L CaCl2,接种量10%(V/V),发酵温度30℃,转速200r/min,摇床震荡培养48h;最佳发酵条件下,发酵液中转谷氨酰胺酶活力达到1.27U/mL。

利用研磨仪快速提取基因组DNA用于PCR

目的:采用机械法破碎细胞壁释放DNA,以达到快速用于PCR的目的。方法:用全自动研磨仪破碎细胞,设计16个频率和时间的组合,探究不同研磨频率和研磨时间的组合对DNA提取的影响,并将每个组合提取的DNA进行PCR。同时,利用研磨仪结合液氮进行研磨,以此来提取完整的基因组DNA。结果:不同的研磨频率和研磨时间的组合提取的DNA经PCR扩增后,均能得到目的条带。综合考虑选出DNA快速提取的最佳组合为研磨频率60 Hz,研磨2 min。直接研磨不能提取出完整的基因组DNA,若利用研磨仪结合液氮进行研磨,则可以快速提取出完整的基因组DNA,研磨条件为40 Hz,研磨2 min。在茂源链霉菌、三角褐指藻和酿酒酵母中利用研磨仪研磨法快速提取的DNA均实现了目的片段的扩增,最后用该方法提取的DNA在茂源链霉菌中实现了4023 bp较大片段的扩增。结论:建立了快速提取DNA用于PCR的方法,该方法在茂源链霉菌、三角褐指藻和酿酒酵母中均取得成功,证明该方法具有普遍的适用性,该方法提取的DNA也适用于较大目的片段的PCR实验。

谷氨酰胺转氨酶发酵工艺优化及其酶学性质

[目的]研究茂源链霉菌LD195产TGase的最佳发酵工艺条件,并探讨TGase的酶学特性。[方法]采用L9(34)正交试验对产谷氨酰胺转氨酶的茂源链霉菌菌株培养基和培养条件进行优化。[结果]最佳无机盐配方为Na2HPO42.0 g/L,Mg SO4·7H2O 1.5 g/L,KH2PO42.5 g/L,Ca Cl23.0 g/L,最佳培养条件为培养温度30℃,装液量25 m L,摇床转速200 r/min,接种量10%。该谷氨酰胺转氨酶的最适反应温度为50℃,在40~60℃条件下保温30 min酶活基本没有损失;最适反应pH为6.0,在pH为5.0~7.0条件下保存30 min仍具有85%以上酶活;同时Fe3+、Cu2+、Zn2+会强烈抑制酶的活性。[结论]茂源链霉菌LD195产TGase具有良好的耐酸性和耐热性,在商业化生产中具有广阔前景。

基因组重排筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株

谷氨酰胺转胺酶(TGase)的产量不足的问题一直限制其工业化生产规模,故采用基因组重排的方法,筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株。通过对不同制备条件下原生质体纯度和形成率的考量,获得制备原生质体的最优条件为以6mg/ml的溶菌酶浓度进行酶解,酶解时间2h。再优化融合条件,以2min紫外灭活和40min热灭活结合的方法挑选出融合子。通过两轮基因组重排,经过96孔板发酵高通量筛选和摇瓶发酵复筛验证,获得了一株产酶达7.12U/ml的茂源链霉菌,相比最初选用菌株的平均酶活提高65.5%。发酵结果显示,酶活提高的原因可能是在重组后原酶成熟更快、更彻底,且得到的菌株遗传稳定性良好。证明基因组重排能够有效提高菌株的产酶水平,同时为谷氨酰胺转胺酶产量提高提供理论依据。