重组大肠杆菌发酵条件优化提高D-阿洛酮糖3-差向异构酶活性的研究

功能性稀有糖D-阿洛酮糖主要由基因工程菌株表达D-阿洛酮糖3-差向异构酶(D-allulose 3-epimerase,DAE)催化果糖生产。该研究以表达DAE的重组大肠杆菌为研究对象,利用单因素试验对发酵培养基的碳源、氮源、金属离子等成分进行优化,获得了最佳的培养基组合:蔗糖10 g/L、大豆蛋白胨15 g/L、(NH4)2SO_(4)3 g/L、KH2PO_(4)3 g/L、MgSO_(4)0.5 g/L、MnSO_(4)0.025 mmol/L。在此基础上,利用单因素试验对培养条件进行研究,确定了最佳发酵诱导时间(10 h)、接种量(3%,摇瓶)、装液量(30%)以及异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)添加浓度(1 mmol/L),使OD_(600)增加了1.46倍,酶活提高了2.57倍。在此基础上,利用5 L发酵罐进行放大发酵实验,确定了最佳诱导时间。在最佳条件下,经过18 h的诱导发酵,菌体OD_(600)最高值达51.8,干重达到21.5 g/L,酶活达到103.8 U/mL。当细胞添加量为0.014 g DCW/L时,以500 g/L D-果糖为底物,pH为7,50℃,1 h转化率达28.76%,D-阿洛酮糖最高生成量可达149.74 g/L。该研究对D-阿洛酮糖3-差向异构酶的发酵生产具有参考价值。

鸢尾素在大肠杆菌中的重组表达及纯化

目的在大肠杆菌中重组表达并纯化得到高产量、高纯度的鸢尾素(Irisin)重组蛋白,为后续Irisin的功能研究奠定基础。方法对Irisin基因CDS序列密码子优化后进行基因合成,通过一步克隆连接法构建重组质粒pET-30a-Irisin,将其转化到大肠杆菌表达感受态细胞Rosetta(DE3)中。以终浓度为0.5 mM的IPTG在15℃、100 rpm诱导表达30 h。诱导表达结束后收集菌体,超声波破碎细菌细胞,离心取上清,用Ni-IDA琼脂糖纯化树脂进行纯化。结果成功构建得到重组质粒pET-30a-Irisin,重组表达菌株经低温、低浓度IPTG诱导,经Ni-IDA琼脂糖纯化树脂纯化得到产量为105 mg·L^(-1)的高纯度Irisin重组表达产物。结论密码子和诱导条件优化可促进Irisin重组蛋白在大肠杆菌中的可溶性表达,为研究其对不同肿瘤细胞的影响及机制奠定坚实基础。

重组大肠杆菌S3-2产羰基还原酶发酵工艺优化及动力学研究

以重组大肠杆菌S3-2为发酵菌株,通过单因素实验和正交实验对重组大肠杆菌S3-2产羰基还原酶的1 L发酵罐发酵工艺进行优化,并通过Logistic方程和Luedeking-Piret方程对重组大肠杆菌S3-2分批发酵产羰基还原酶的动力学过程进行模拟。结果表明,重组大肠杆菌S3-2的最佳发酵工艺为:IPTG在OD600值为1.0时诱导、IPTG终浓度为0.30 mmol·L^(-1)、种子液OD600值为3.0时接种、诱导温度为26℃,在此条件下,菌体细胞干重为1.586 g·L^(-1)、羰基还原酶酶活为0.712 U·mL^(-1);菌体生长、羰基还原酶酶活及甘油消耗的动力学模型的拟合度分别为0.9883、0.9917和0.9807,说明该模型对重组大肠杆菌S3-2的发酵动力学模型拟合良好,为后续中试放大研究提供了理论依据。

禽致病性大肠杆菌HlyE蛋白的免疫原性研究

为评估禽致病性大肠杆菌(APEC)溶血素HlyE蛋白的免疫原性,本研究对APEC溶血素HlyE蛋白进行原核表达和纯化,并对表达的重组蛋白进行SDS-PAGE和western blot分析,将纯化蛋白利用透析袋在4℃透析后,利用血琼脂平板对其溶血活性进行检测。SDS-PAGE和western blot结果显示,表达并纯化到分子量约为36 ku的重组HlyE蛋白(rHlyE),经ND-2000超微量核酸蛋白测定仪测定纯化后蛋白浓度为0.65 mg/mL;溶血活性检测结果显示,rHlyE具有溶血活性。以透析后的rHlyE作为抗原,按照50μg/只的剂量免疫小鼠,对照组于相同时间点注射等量PBS,共免疫3次间隔14 d,并于首免后不同时间采血,采用间接ELISA方法检测两组小鼠血清特异性抗体水平,并于三免后18 d以2 LD_(50)的APEC菌液攻毒小鼠,观察7 d内小鼠的死亡情况;于首免后28 d剖杀各组小鼠取其脾脏制备脾淋巴细胞,采用流式细胞术分别检测CD3^(+)、CD4^(+)、CD8^(+)T淋巴细胞亚型比率,对rHlyE的免疫原性进行评估。间接ELISA检测结果显示,该蛋白能够诱导机体产生体液免疫应答,分泌高表达量的IgG抗体,抗体水平于三免后15 d达到最高水平。rHlyE免疫攻毒保护试验结果显示,免疫组小鼠基本无明显临床症状,7 d内存活率达80%;而对照组小鼠表现明显临床症状,于攻毒后3 d内全部死亡。流式细胞术结果显示,与对照组相比,免疫组小鼠的CD3^(+)、CD4^(+)和CD8^(+)T淋巴细胞亚型比率均升高。上述结果表明,rHlyE在大肠杆菌BL21中为部分可溶性表达,将其免疫小鼠后可诱导小鼠产生较高水平的体液免疫应答,并且可对小鼠产生较好的免疫保护效果。本研究明确了APEC HlyE蛋白的免疫原性,为APEC免疫保护蛋白的筛选以及疫苗研发提供了借鉴与参考。

大肠杆菌合成2'-岩藻糖基乳糖基因组整合型菌株构建及发酵优化

2’-岩藻糖基乳糖(2’-Fucosyllactose,2’-FL)是一种岩藻糖化人乳低聚糖,具有预防肠道疾病、提高免疫力、促进大脑发育等重要生理功能。基于基因组水平,通过敲除大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中2’-FL合成前体物质相关代谢基因,如β-半乳糖苷酶基因(β-galactosidase,lac Z)、UDP-葡萄糖脂质载体转移酶基因(undecaprenyl-phosphate glucose-1-phosphate transferase,wca J)和GDP-甘露糖基水解酶基因(GDP-mannose mannosyl hydrolase,nud D),构建2’-FL合成底盘细胞;在此基础上,将外源α-1,2-岩藻糖基转移酶基因(α-1,2-Fucosyltransferase,wbg L)和磷酸甘露糖变位酶基因(phosphomannomutase,man B)、甘露糖-1-磷酸鸟苷转移酶基因(annose-1-phosphate guanylyltransferas,man C)、GDP-D-甘露糖-4,6-脱水酶基因(GDP-mannose 4,6-dehydratase,gmd)和GDP-岩藻糖合酶基因(GDP-L-fucose synthase,wca G)引入到大肠杆菌基因组中,探究在基因组水平过表达2’-FL合成基因对2’-FL产量的影响。结果表明,2’-FL在所构建菌株B-05的摇瓶含量达到了1.99 g·L^(-1)。进一步通过摇瓶发酵优化确定了最优发酵条件:IPTG诱导浓度为0.4 mmol·L^(-1)、诱导时OD600为2.4,诱导温度为28℃。在此条件下,摇瓶中2’-FL合成量达到了3.92 g·L^(-1)。最后在5 L发酵罐中,2’-FL含量达到了43.48 g·L^(-1)。研究表明通过将外源2’-FL相关合成基因导入基因组中进行过表达,实现了2’-FL高效合成,为构建整合型2’-FL菌株提供了数据支撑。

重组大肠杆菌生产TaqDNA聚合酶发酵工艺优化

Taq DNA聚合酶是PCR技术中广泛应用的耐热酶。为提高重组大肠杆菌生产Taq DNA聚合酶的产量,以Taq DNA聚合酶产量和酶的比活力为考察指标,通过单因素实验优化产生TaqDNA聚合酶含量的单因素:发酵温度、pH值、IPTG诱导剂用量、诱导时间、接种量,结果表明:发酵温度、pH值、IPTG诱导剂浓度,对该基因工程菌发酵产Taq DNA聚合酶的比酶活力有显著影响,而诱导培养时间、接种量对产Taq DNA聚合酶的比酶活力影响不显著。故选择发酵温度、pH值、IPTG诱导剂浓度作为响应面的三个因素优化重组大肠杆菌生产Taq DNA聚合酶发酵工艺,响应面分析结果显示对酶的比活力显著性顺序为:IPTG诱导剂浓度>发酵温度>pH值,最佳发酵工艺参数为:发酵温度37.2℃,pH值为7.5,IPTG诱导剂浓度为0.800 mmol/L,在此条件下发酵,Taq DNA聚合酶比活力达到(43.822±0.878)kU/mg。

舍饲条件下藏仔猪腹泻源大肠杆菌毒力和粘附因子基因检测与耐药性分析

为有效预防和治疗藏仔猪腹泻,采用PCR和Kirby-Bauer纸片扩散法对西藏林芝市舍饲藏仔猪分离的102株腹泻源大肠杆菌(Escherichia coli)毒力基因、粘附因子基因和耐药性进行检测。大肠杆菌毒力基因和菌毛粘附因子基因检测结果表明,检出率最高的菌毛粘附因子基因是F18(45.10%),其次是F4(15.69%),所有菌株均未检出F41基因;102株菌株中有37株菌株未检出菌毛粘附因子基因。毒力基因中检出率最高的是Stx2e基因(25.49%),其次为STb:EAST-1基因(21.57%)和STa:STb基因(17.65%)。大肠杆菌菌毛粘附因子基因和非菌毛粘附因子基因检测结果表明,在检出AIDA-1基因的菌株中菌毛粘附因子基因(F18、F4)的菌株占比为44.73%,在检出paa基因的菌株中菌毛粘附因子基因(F18、F4)的菌株占比为54.17%;在检出eae基因的菌株中没有检测到F4基因。大肠杆菌对氯霉素、四环素、氨苄西林和链霉素表现出高的耐药性,对3种及以上抗生素产生耐药性的大肠杆菌菌株数占总菌株数的86.27%。

重组大肠杆菌产L-阿拉伯糖异构酶的条件优化

L-阿拉伯糖异构酶可以将D-半乳糖催化为D-塔格糖,为提高E.coli BL21(DE3)/pET-30a(+)-araA产L-阿拉伯糖异构酶的能力,分别优化了该基因工程菌发酵基础培养基中的碳源、氮源和诱导时机、诱导温度、诱导剂浓度和诱导时长。结果表明,采用优化后的发酵基础培养基和诱导产酶条件生产的L-阿拉伯糖异构酶的酶活力可达到80.1 U/mL,是优化前的1.8倍。L-阿拉伯糖异构酶与90 g/L的D-半乳糖在55℃的水浴振荡器中反应12 h,D-半乳糖的转化率可达到44.2%。

乳糖诱导重组别藻蓝蛋白(rAPC)在大肠杆菌(Escherichia coli)中的表达

采用廉价的乳糖替代IPTG诱导重组别藻蓝蛋白(rAPC)在大肠杆菌(Escherichiacoli)JM109中表达,对诱导产物表达的培养基、培养条件、诱导剂的浓度和诱导时机进行了优化,将优化条件用于5L自控发酵罐进行高密度培养。结果表明,对rAPC表达的条件进行优化后,乳糖诱导rAPC的表达率可达26.8%,与IPTG的诱导结果接近;在高密度培养中,OD600最大达21.8。研究结果可为乳糖替代IPTG大规模生产rAPC奠定基础。

利用重组酶聚合酶扩增和表面增强拉曼散射快速检测大肠杆菌耐药基因mcr-1

目的利用重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)方法和表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)技术建立一种大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)耐药基因mcr-1的快速检测方法。方法首先,通过RPA特异性扩增大肠杆菌耐药基因mcr-1的保守序列。然后,以金纳米粒子(gold nanoparticles,Au NPs)作为SERS增强基底,利用便携式拉曼光谱仪采集样品的SERS光谱。最后,利用样品的特征SERS信号,实现大肠杆菌耐药基因mcr-1的快速、灵敏检测。结果样品位于505.5和840.9 cm^(-1)拉曼位移处的SERS信号强度与其浓度的对数值之间具有良好的线性相关关系,r^(2)分别为0.9827和0.9636。该方法的最低检测限为3.2×10^(-4)pg/μL,检测时间约为30min。结论本研究建立的RPA结合SERS方法检测耐药基因灵敏度高、用时短,为细菌耐药基因的快速检测提供了新思路。

基于大肠杆菌表达系统的重组蛋白疫苗研究进展

疫苗在流行病预防中发挥了重要作用,重组蛋白疫苗具有廉价足量、安全性良好的优势。作为一种成本效益高、生长迅速、基因操作便捷的宿主,大肠杆菌中已成功实现了重组B群脑膜炎球菌疫苗、重组人乳头瘤病毒疫苗、重组戊型肝炎疫苗等重组蛋白疫苗的生产制备和商业化应用。本文综述了基于大肠杆菌表达系统进行重组蛋白疫苗开发的研究现状,介绍了该宿主中已上市和进入临床阶段的预防性疫苗和治疗性疫苗的研发情况,为大肠杆菌表达系统中重组蛋白疫苗的开发和进一步优化提供理论指导。

重组人胰岛素在大肠杆菌中表达及分离纯化

胰岛素是一种由胰岛细胞分泌的多肽激素,能够调节血糖水平。重组人胰岛素在大肠杆菌中的表达和分离纯化是一项常见的技术,已经被广泛应用于制备大量高纯度的重组人胰岛素。本研究旨在介绍利用大肠杆菌表达系统表达和分离纯化重组人胰岛素的方法及相关技术纯化,以及其在临床应用中的优缺点和研究展望。首先需要构建表达载体,重组质粒pET28a-ins该质粒含有人胰岛素基因序列,然后将pET28a-ins转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,在IPTG诱导下进行表达重组人胰岛素。接下来,通过培养大肠杆菌、细胞破碎、亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤层析等一系列的技术分离纯化重组人胰岛素。最后利用SDS-PAGE和Western blot技术验证重组人胰岛素的纯度和活性到重组人胰岛素。这项工作为重组人胰岛素的大规模生产和临床以及相关的药物研究和生物学研究提供了重要的基础。

中国对虾素在大肠杆菌(Escherichia coli)中的重组表达

中国对虾素是从中国对虾血细胞中克隆得到的一种抗菌肽。为了进一步研究中国对虾素(CHP)的功能并为制备特异性抗体作准备,采用大肠杆菌表达外源蛋白的方法,进行了对虾素原核表达的研究。根据从中国对虾血细胞中克隆得到的对虾素基因设计特异性引物扩增中国对虾素成熟肽基因(Chp),插入原核表达载体pGEX4T1中,在E.coliBL21表达融合蛋白GSTCHP。结果表明,不同表达菌株的融合蛋白表达量为30%—34%,同一菌株在诱导5h后能达到最高表达量。利用GST亲和层析纯化融合蛋白,将融合蛋白用凝血酶裂解以得到CHP,其分子量约为5.6kDa,N端测序结果与期望的成熟对虾肽序列一致。用液体生长抑制方法检测活性,表明重组GSTCHP蛋白及CHP均表现出对大肠杆菌的抑菌活性。

代谢工程强化tolC缺失大肠杆菌的血红素合成

血红素作为生物体可利用的铁源应用于食品和医疗领域。利用微生物发酵生产血红素具有工业前景但产量偏低,该研究利用代谢工程改造大肠杆菌,提高菌体血红素合成水平。通过构建tolC缺失大肠杆菌,进而过表达hemA、hemH,外源添加Fe^(2+)的方式实现血红素产量的提升。结果表明,在tolC缺失菌株WTΔT中过表达hemA导致卟啉的积累;在外源添加80μmol/L的Fe^(2+)时,共表达hemA与hemH的菌株WTΔT-AH,胞内血红素含量达到40.18μmol/L,是野生菌WT的3.98倍。该研究为使用重组大肠杆菌高效生产血红素提供了一定的理论依据和潜在的应用价值。

大肠杆菌高效表达重组蛋白策略

大肠杆菌表达系统是基因表达技术中发展最早和目前应用最广的经典表达系统。利用该系统表达重组蛋白具有许多优越性,但其表达效率受诸多因素的影响。综述了国内外利用大肠杆菌表达系统高效表达外源蛋白的策略,主要包括选择合适的启动子、改变信号肽结构、提高 mRNA稳定性、提高翻译效率、表达稀有密码子、降低包涵体形成及蛋白降解,利用融合蛋白与分子伴侣、调控发酵条件实现高密度培养等。

大肠杆菌BL21(DE3)中表达重组蛋白的研究

为了研究在大肠杆菌BL2 1(DE3)中重组蛋白的表达特点 ,探讨重组蛋白在大肠杆菌中表达时可溶性蛋白与包涵体出现的特点 ,从表达载体中表达了植物ACC合成酶 .经SDS PAGE电泳与双波长扫描分析 ,确定目的蛋白随表达时间、菌液密度的增加而增加 .但是其最佳表达时间为 2 5h ,菌液密度OD6 0 0 为 0 6 ,IPTG的最佳浓度为 0 6mmol L ,此时目的蛋白含量占全菌蛋白含量之比最高 .植物ACC合成酶在大肠杆菌中表达时以包涵体的形式存在 。

温度对重组大肠杆菌生长及外源蛋白表达的影响

对重组大肠杆菌 (E.coli) BL2 1 (DE3 )发酵生产 rh Cu/ Zn-SOD的诱导温度进行了优化 ,考察了 3 7°C和 3 0°C下重组菌的生长规律及产物表达。在 5 L自控发酵罐中的发酵结果表明 :较低温度时菌体的比生长速率较低 ,菌体活性与质粒稳定性有很大程度的改善 ,外源蛋白稳定性与可溶性也有一定的提高 ;3 0°C诱导时 rh Cu/ Zn-SOD的酶活性最高 ,每毫升发酵液的酶活力为 475 7U,约为 3 7°C诱导时的 2 .

利用木糖和葡萄糖合成乙醇的新型重组大肠杆菌的研究

利用PCR方法从运动发酵单孢菌染色体DNA扩增出乙醇合成途径的关键酶基因pdc、adhB ,分别用tac启动子控制表达 ,构建了可以在EscherichiacoliJM10 9中表达的重组质粒pKK_PA、pEtac_PA。初步的乙醇发酵结果表明 ,在E .coli中只引入adhB基因不能拓宽其中的产乙醇途径 ,引入pdc基因可以与宿主自身的ADH酶协同作用 ,使碳流有效导向产乙醇方向。同时引入pdc、adhB基因可以在宿主E .coli中成功建立产乙醇途径。

维生素对大肠杆菌Escherichia coli.JN8产L-色氨酸的影响

研究了9种维生素对大肠杆菌Escherichia coli.JN8生长及其发酵产L-色氨酸产量的影响,并对发酵培养基中的维生素浓度进行了优化。结果表明,低浓度肌醇和叶酸可显著促进大肠杆菌的生长及L-色氨酸的合成,叶酸和肌醇的最适添加量分别为0.000 2 mg/L和0.2 mg/L;较高浓度的生物素可以明显促进菌体生长及色氨酸的合成,其最适添加量为0.12 mg/L;较低浓度VB6的添加严重抑制色氨酸的合成,当其质量浓度增至0.8 mg/L时,菌体浓度和色氨酸的产量均较对照有显著的提高,分别提高11.8%和27.2%。添加VB5可略微提高色氨酸的产量,最优质量浓度为0.4 mg/L。添加VB1、VB2、VB3和VC虽然对菌体的生长均有较强的促进作用,但对于色氨酸合成却有不同程度的抑制作用。

重组猪α干扰素基因定点突变及在大肠杆菌中的表达

用巨引物PCR法介导的定点突变把猪α干扰素 (PoIFN α)第 86位Cys(TGC)突变为Tyr(TAC) ,同时将其成熟蛋白N端第一个密码子TGT同义突变大肠杆菌偏爱的密码子TGC ,构建了大肠杆菌融合基因表达载体pGEX IFN ,表达产物占菌体总蛋白的 2 0 %。将以包涵体形式表达的目的蛋白经变、复性处理 ,并以FPLC进一步纯化 ,得到了具有较高生物活性的产物 (5 2 0 0IU mg)。