重组阿拉伯糖苷酶在毕赤酵母中的分泌表达及其活性分析

假密环菌是一种果树腐病菌,具有较强的分解代谢纤维素的能力。根据已克隆出的阿拉伯糖苷酶基因序列(Accession Number AJ620046)设计引物从假密环菌的mRNA中克隆出阿拉伯糖苷酶的ORF片段,构建重组质粒pPIC9-AF,与组氨酸标签融合,电转化毕赤酵母菌GS115并进行诱导表达。所得到的重组阿拉伯糖苷酶在30-35℃时有较高的酶活,最适反应活性pH值在 6．0～8．0之间,而在pH4．0～8．0范围内酶活基本保持在80％以上,比大多已报道的阿拉伯糖苷酶最适pH范围宽。对于高效表达重组阿拉伯糖苷酶以及对其进一步的酶学性质研究提供了良好的基础。

黑曲霉β-葡萄糖苷酶基因克隆及在毕赤酵母中分泌表达

为大规模制备β-葡萄糖苷酶,构建重组酵母工程菌,实现β-葡萄糖苷酶的分泌表达。根据已报道黑曲霉(Aspergillus niger)β-葡萄糖苷酶cDNA序列设计一对引物,采用RT-PCR扩增,获得黑曲霉β-葡萄糖苷酶基因(bgl)。构建了pMD-18T-bgl克隆载体,bgl亚克隆到质粒pPIC9K,构建表达载体pPIC9K-bgl。经BglⅡ线性化后电转入Pichia pastoris GS115,经过MD、YPD/G418平板筛选阳性克隆,获得分泌表达重组P.pastoris GS115的工程菌。用终体积分数1%的甲醇对其进行诱导表达,SDS-PAGE和酶活测定结果表明,重组毕赤酵母分泌了1个相对分子质量约90 000的蛋白质,与该酶基因产物的理论值一致。酶催化的最适温度为50℃,最适pH 5.5,其酶活达到38 U/mL,比已报导重组酶产酶水平有较大程度的提高。

毕赤酵母分泌型遗传操作工具的构建与优化

为了解决毕赤酵母遗传操作效率低且流程繁琐的问题,提高其应用价值,构建并优化了分泌型遗传操作工具。首先,以α-淀粉酶为报告蛋白,通过融合自主复制序列构建非整合型表达质粒;其次,借助通用引物和POE-PCR,快速筛选评估与目的蛋白最匹配的内源信号肽;最后,构建以亚磷酸盐为唯一磷源的营养依赖型筛选标记。结果表明:2种非整合型质粒表达α-淀粉酶的酶活分别是整合型质粒的2倍和1.6倍;以FLO10、EXG1和MSB 2为信号肽引导的α-淀粉酶酶活分别是常规信号肽α-MF的2.5倍、1.94倍和1.75倍;亚磷酸脱氢酶基因(ptxD)成功筛选出异源表达α-淀粉酶的重组菌株。研究简化了基因操作流程,改进了遗传操作工具,开发的绿色安全且低成本的营养依赖型筛选标记,有助于毕赤酵母分泌表达系统的应用和推广。

毕赤酵母外源蛋白分泌及折叠途径的改良进展

工业、农业和医药等领域常用的活性蛋白和工业酶大多数通过异源表达系统获得。毕赤酵母(Pichia pastoris)是优秀的外源蛋白表达宿主之一,以毕赤酵母为宿主的表达系统具有遗传稳定性好、翻译后修饰、蛋白表达和分泌水平高及生产成本低等优点,但在高效表达过程中外源蛋白过量聚集会导致目标蛋白不能正确折叠和有效分泌,从而影响蛋白表达水平。概述了通过信号肽优化、分子伴侣优化以及融合蛋白表达等分泌及折叠途径的改良,从而促进外源蛋白高效表达的研究进展。

不同碳源对重组毕赤酵母表达嗜热β-半乳糖苷酶的影响

为分析碳源对嗜热β-半乳糖苷酶在组成型重组毕赤酵母中的表达水平,葡萄糖、果糖、丙三醇、乳糖、蔗糖和麦芽糖分别用于配制培养基的碳源.当以单糖和甘油为碳源时,酵母的生长和重组嗜热β-半乳糖苷酶的分泌水平要优于双糖;以果糖为碳源时,重组酵母分泌嗜热β-半乳糖苷酶的水平最高,其次为葡萄糖和丙三醇,蔗糖要高于麦芽糖,乳糖最低.

棘孢曲霉β-葡萄糖苷酶Ⅰ在毕赤酵母中的表达及烷基糖苷的催化合成

将来自棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus NO.F-50)的β-葡萄糖苷酶Ⅰ在毕赤酵母中分泌表达.初步研究表明,目的蛋白得到较好表达,以对硝基酚-β-D-葡萄糖苷(4-Nitrophenyl-β-D-glucopyranoside,pNPG)为底物,重组β-葡萄糖苷酶Ⅰ酶促反应的最适温度为65℃,最适pH为5.0,50℃下反应发酵上清液中的酶活力可达33.8 U/mL,蛋白表达量最高可达0.388 mg/mL.该重组酶可通过逆水解或转糖苷反应催化合成烷基糖苷.在有机-水双相反应体系中,初步优化了pH值、含水量、葡萄糖浓度及酶量等条件.结果表明,在优化的反应条件下,丁基、己基、辛基和癸基葡萄糖苷最大产率分别为51.4%,28.8%,6.9%和3.0%.

阿拉伯呋喃糖苷酶的重组表达及其发酵工艺优化

将来源于草酸青霉菌(Penicillium oxalicum sp.68)的阿拉伯呋喃糖苷酶基因poabf62a进行密码子优化后,在毕赤酵母GS115中重组表达PoAbf62A酶,并分析酶学性质。为进一步提高重组蛋白表达量,通过单因素及响应面分析法优化了重组菌株产PoAbf62A酶的发酵工艺。结果表明,以对硝基苯-α-L-阿拉伯呋喃糖苷(p-nitrobenzene-L-arabinofuranoside,p NPAF)为底物时,重组阿拉伯呋喃糖苷酶PoAbf62A的最适反应pH值为4.5,最适反应温度为40℃;该酶在pH 4.5和40~45℃下较稳定;Al 3+、Co 2+、Zn 2+、Mg 2+等金属离子对该酶活性有促进作用,Fe 3+、Mn 2、Cu 2+和Fe 2+可抑制其活性;以p NPAF为底物测得酶的K m值为2.46 mmol/L,最大反应速度V max为9.05μmol/(min·g),k cat为0.22 s-1。最佳发酵参数为:BMMY培养基中接种量初始OD 600值为2.4,添加诱导剂甲醇的体积分数为1.05%,每24 h补加甲醇使甲醇的体积分数恒定,30.5℃发酵120 h,发酵液酶活力为0.51 U/mL,相比未优化前提高了3.25倍。

用毕赤酵母的GAP启动子调控表达L-阿拉伯糖异构酶

应用PCR从大肠杆菌基因组中扩增L-阿拉伯糖异构酶基因,用EcoR I和Not I双酶切将其克隆进P.pastoris表达载体,获得重组表达载体pGAP9K-L-ai。通过电转法将pGAP9K—L-ai转化毕赤酵母GS115,筛选高G418抗性和高表达L-阿拉伯糖异构酶的重组工程菌。用葡萄糖作为碳源在摇瓶中发酵48 h,表达重组L-ai 53 mg/L。用毕赤酵母的GAP启动子调控表达的重组L-ai具有异构D-半乳糖生成D-塔格糖的生物学活性。

芦丁鼠李糖苷酶基因在巴斯德毕赤酵母中的表达

芦丁鼠李糖苷酶目的基因亚克隆至pPIC9K表达载体,电转化至毕赤酵母GS115中,进行了基因表达研究.结果表明,该转化宿主菌在甲醇诱导培养至144 h,表达产蛋白具有芦丁鼠李糖苷酶活性,运用SDS-PAGE电泳技术确定其分子质量为53 ku,与理论值基本相符.

玉米皮纤维发酵培养裂褶菌的转录组分析和重组α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶的异源表达

玉米皮是玉米淀粉加工的副产物,玉米皮纤维降解酶的开发对提高玉米皮的利用价值有重要意义。通过测定玉米皮纤维为唯一碳源发酵培养裂褶菌的转录组,共获得23656个Unigene,平均GC含量为0.5897。序列分析显示共有5个木聚糖酶基因,分别属于糖苷水解酶第10家族和第11家族;有6个α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶基因,分别属于糖苷水解酶第43、51和62家族。克隆了糖苷水解酶62家族蛋白基因Sabf32,该蛋白编码序列全长975 bp,N端有21个氨基酸的信号肽序列;完成了Sabf32在毕赤酵母中的表达,并验证了Sabf32的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶催化活性,其最适温度为40℃,最适pH为4.0,在pH 3.5~5.5和40℃下较稳定;Sabf32比酶活力为16.18 U/mg,Km和Vmax分别为(3.98±0.32)mmol/L和(2.59±0.09)μmol/(min·mg)。

α-L-鼠李糖苷酶AnRhaE在毕赤酵母中的表达及应用

α-L-鼠李糖苷酶对天然产物之间的转化具有重要的作用和应用价值。该研究采用毕赤酵母表达α-L-鼠李糖苷酶AnRhaE,构建pPIC9K-AnRhaE表达载体,电转化至毕赤酵母GS115和KM71H中,经诱导表达,SDS-PAGE电泳显示GS115更有利于生产AnRhaE酶。AnRhaE酶在45~55℃时酶活力高,最适温度为55℃,对pH的耐受范围较广,pH 4.5~pH 8时酶活性稳定,最适pH为5。AnRhaE能水解α-1,2、α-1,6和2个鼠李糖苷连接的底物,包括柚苷二氢查耳酮、柚苷、芦丁、新橙皮苷、橙皮苷和朝藿定C等天然产物,但是AnRhaE对α-1,2糖苷键连接的底物具有较高的活性,而对α-1,6糖苷键连接的底物活性较差,对朝藿定C的活性较好,能将朝藿定C完全水解生成淫羊藿苷,因此AnRhaE酶在天然产物之间的转化具有较好的应用价值和前景。

猪β干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及其对伪狂犬病毒的抑制作用

为了研制高活性的重组猪β干扰素,对PoIFN-β成熟蛋白第3、7和164位的3个氨基酸密码子进行毕赤酵母偏嗜性改造并构建了酵母表达载体pPICZαA-PIB。pPICZαA-PIB经SacⅠ酶切线性化后电转化导入毕赤酵母菌株X-33。多株PCR鉴定为阳性的酵母转化子经甲醇诱导发酵分泌表达了PoIFN-β,其中B1株酵母的PoIFN-β产量最高,约为2.5×105U/mL,其表达量约为60μg/mL,比活为4.17×106U/mg。将发酵上清液用PEG20000浓缩后进行SDS-PAGE和Western blot检测,结果表明表达产物是分子量约为28kDa和25kDa蛋白的混合物,两者均可与PoIFN-β阳性抗血清发生特异反应。表达产物比PoIFN-β理论推导分子量(约20.8kDa)大,推测可能是表达产物发生了不同程度的糖基化。重组PoIFN-β对伪狂犬病毒在细胞中增殖可呈现抑制作用,并且rPoIFN-β对伪狂犬病毒在MDBK细胞上早期增殖的抑制效果最为明显。

猪IFNα基因在毕赤酵母中的高效分泌表达

巴斯德毕赤酵母载体质粒 pPICZαA含有强启动子 PAOXⅠ和α MF信号肽序列,构建猪 IFNα基因的重组质粒pPICZαA IFNα,并转入E .coli JM109中,得到转猪IFNα基因工程菌,经酶切鉴定克隆到载体pPICZαA上的外源基因即为猪 IFNα基因。通过电击将经 SacⅠ酶切后线性化的 pPICZαA IFNα质粒转化到巴斯德毕赤酵母 KM71中。SDS PAGE和Western blot鉴定表达产物的结果表明,分泌于胞外的猪 IFNα蛋白分子量比猪IFNα理论值分子量稍大,估计是糖基化的原因。表达的蛋白可发生正确的抗原 抗体反应,表达量为 0.45 mg/mL。将蛋白表达上清经细胞毒性实验检测表达产物的抗病毒活性为2.1×104 IU/mL。

牛肠激酶轻链在毕赤酵母中的分泌表达、纯化和活性鉴定

用RT＿PCR扩增肠激酶轻链(EKLC,EnterokinaseLightChain)的cDNA,并克隆至酵母分泌型表达质粒pPICZαA中.将重组质粒pPICZαA/EKLC转化至表达宿主pichiapastorisGS115,经甲醇诱导,目标蛋白EKLC表达并分泌至酵母培养基中.采用Zn＿Sepharose亲和层析一步纯化,从每升培养液可获得1.6mgEKLC,其纯度达90%以上.酶反应动力学结果表明,EKLC对小分子底物Gly＿Asp＿Asp＿Asp＿Asp＿Lys＿β＿naphthylamide的Km为(753±42)mol/L,kcat为(31.5±3.8)s-1.对硫氧化还原蛋白-脑钠素融合蛋白(Trx＿hBNP)的酶解作用显示,当酶与底物重量比大于1∶100时,经37℃保温5h后,超过75%的融合蛋白被裂解.上述结果表明,EKLC能够特异识别并水解Asp＿Asp＿Asp＿Asp＿Lys＿肽键,是一种能将融合蛋白中目标蛋白与载体蛋白裂解释放的有效工具酶.

猪γ-干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及其抗病毒作用

为了获得高效分泌表达重组猪γ-干扰素(rPoIFNγ) ,将去除信号肽的编码梅山猪γ-干扰素成熟蛋白基因(mPoIFNγ)插入酵母-大肠杆菌穿梭载体pPIC 9K中,构建成分泌型重组表达载体pPIC 9K-mPoIFNγ。将线性化的pPIC9K-mPoIFNγ以化学方法(LiCl)转化入毕赤酵母菌株GS115(组氨酸缺陷型) ,转化子经MD平板筛选和PCR分析鉴定后,以G418(4 g/L)筛选到多拷贝菌株。SDS-PAGE和Western-blot检测结果表明,所获得的重组子能够分泌表达出17 000和23 000左右的mPoIFNγ特异蛋白,其表达量约为120 mg/L,占分泌型总蛋白的65 %;细胞病变抑制法(CPE50)测定干扰素生物活性,结果表明rPolIFNγ具有较高的抗病毒生物活性,在MDBK中的抗VSV比活性为1.67×106U/mg。

猪α干扰素基因经密码子改造在毕赤酵母菌中的高效分泌表达

根据毕赤酵母Pichia pastoris表达系统对于密码子的偏嗜性,将去除信号肽的猪α干扰素(PoIFN-α)基因重新设计改造并合成一段新的核苷酸序列,置于毕赤酵母菌α因子分泌信号的DNA序列后,构建成pPICZαC-PoIFN-α分泌型重组表达载体,电转化进入野生型毕赤酵母菌X-33中,经Zeoc inTM抗性筛选后获得大量多拷贝重组子,SDS-PAGE和W estern-b lot分析结果表明,所获得的重组子能够分泌表达出相对分子质量约为19 000的PoIFN-α特异蛋白,其有效蛋白表达量较高达54.105 mg/L.经Vero-VSV系统测定,PoIFN-α效价达到5.87×107U/L.试验将PoIFN-α成熟肽全基因密码子进行改造,并实现了其在毕赤酵母菌表达系统中的高效分泌表达.

猪α-干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及其生物活性测定

利用基因工程技术,将编码梅山猪α-干扰素成熟蛋白基因(mPoIFNα,501 bp)亚克隆到含分泌信号肽序列的毕赤酵母表达载体pPIC9K中,构建成分泌型重组表达载体pPIC9K-mPoIFNα。用化学方法(LiCl)将线性化的mPoIFNα与ssDNA共转化入毕赤酵母菌株GS115,转化子经MD平板筛选和PCR鉴定后,得到的阳性菌株再以高浓度的G418筛选多拷贝重组子。该高拷贝菌株经1%甲醇连续诱导4 d,表达产物经SDS-PAGE和Western-blot检测,结果表明在毕赤酵母中猪α-干扰素获得分泌型表达,表达产物约为20 000,在GS115中的表达量约为40mg/L,占GS115表达的可分泌型总蛋白的40.1%。对表达产物进行理化分析发现,重组酵母菌表达的蛋白耐酸(pH2),对热(56℃)部分敏感,并能被特异性抗猪α-干扰素抗体中和而不与抗猪γ-干扰素抗体反应。细胞病变抑制法(CPE50)测定干扰素生物活性,试验结果表明rPolIFNα具有较高的抗病毒生物活性,在MDBK中的抗VSV比活性为8.0×106U/mg。

犬α_1干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及其抗病毒活性研究

亚克隆犬α1干扰素(CaIFN-α1)成熟蛋白编码基因并克隆到表达载体pPICZα-A,构建转移重组载体pPICZα-A-CaIFN-α。pPICZα-A-CaIFN-α经SacⅠ酶切线性化后电转化导入毕赤酵母菌株X-33。转化子经PCR分析鉴定后利用甘油增菌和甲醇诱导,实现了CaIFN-α1在毕赤酵母系统中的分泌表达。SDS-PAGE检测结果表明表达产物相对分子质量约为2.7×104,比其推导结果(约1.9×104)大,推测可能是发生了糖基化。酵母分泌表达的CaIFN-α1具有较高的抗病毒活性,约为1.45×106U·mL-1,蛋白含量约为96mg·L-1,比活性为1.49×107U·mg-1。重组CaIFN-α1的生物学活性具有较强的种属特异性,在犬肾细胞(MDCK)上具有很高的抗病毒活性,在鸡胚成纤维细胞上活性较低,而在猫肾细胞(F81)和牛肾细胞(MDBK)上几乎没有抗病毒活性。进一步研究发现,重组犬α1干扰素对犬瘟热病毒和伪狂犬病毒在犬肾细胞中的增殖具有显著抑制作用。

猪β-干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及其活性

为了高效表达分泌型的猪β-干扰素,将去除信号肽的编码梅山猪β-干扰素成熟多肽基因（mPoIFNβ）插入酵母-大肠杆菌穿梭载体pPIC9K,构建成分泌型重组表达载体pPIC9K-mPoIFNβ。将以SalⅠ线性化的pPIC9K-mPoIFNβ用化学方法（LiCl）,与鲑鱼精DNA（ssDNA）共转化入毕赤酵母菌株GS115,转化子经MD平板筛选和PCR鉴定后获得阳性菌株,再经高浓度G418筛选到多拷贝菌株。以1%甲醇连续诱导4 d,SDS-PAGE和Western blot检测结果表明：表达产物为22 ku和26 ku的混合物,在GS115中的表达量约为80 mg/L,占分泌型总蛋白的29.4%-30.8%,表明猪β-干扰素基因在毕赤酵母中获得了高效分泌表达。对表达产物进行理化分析发现,重组酵母菌表达的蛋白耐酸（pH2）,对热（56℃）部分敏感,并能被特异性的抗猪β-干扰素抗体中和而不与抗猪γ-干扰素抗体反应。以细胞病变抑制法（CPE50）测定干扰素抗病毒活性,在MDBK（牛肾细胞系）中表达的猪β-干扰素的抗VSV比活性达到2.0×10^6U/mg;对口蹄疫病毒在IBRS-2细胞中的增殖也有明显的抑制作用。

里氏木霉木聚糖酶XYN II基因在毕赤酵母中的分泌表达

采用RT—PCR方法克隆到里氏木霉RutC-30木聚糖酶（XYNⅡ）的cDNA序列。测序结果表明，XYNⅡ的cDNA基因开放阅读框长度为669bp，编码223个氨基酸，N端1～19个氨基酸为潜在的信号肽序列，删去潜在信号肽序列，将里氏木霉木聚糖酶的基因（xynⅡ）构建到巴斯德毕赤酵母分泌表达载体pPIC9K上，线性化后电击转化到巴斯德毕赤酵母中，经G418筛选和PCR鉴定后的转化子用1％的甲醇进行诱导，对重组木聚糖酶活检测显示该基因能在毕赤酵母中表达有生物活性的XYNⅡ并分泌到胞外。发酵液中的酶活在诱导培养60h达到1．45IU／mL，最适酶解温度为50℃，最适pH值为6．0。