麦芽糖诱导海藻糖合成酶基因在B.subtilis WB800n中的表达

运用枯草芽孢杆菌中的麦芽糖诱导型启动子调控元件,构建得到麦芽糖诱导海藻糖合成酶的安全表达系统,使其制备的海藻糖能够广泛应用于食品医疗行业。以来源于恶臭假单胞杆菌KT2440(Pseudomonas putida KT2440)的海藻糖合成酶基因Tre S为报告基因,以cre序列定点突变(CG碱基突变为AT碱基)优化后的麦芽糖诱导型的枯草芽孢杆菌操纵元启动子Pglv为调控元件、大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭质粒PHT01为载体骨架,通过Bam H I和Aat II限制酶酶切替换,构建得到高效表达载体Pglv-PHT01-Tre S,将质粒电转化到B.subtilis WB800n并验证其表达效果。成功构建了海藻糖合成酶高效表达质粒Pglv-PHT01-Tre S,并实现了该重组质粒在B.subtilis WB800n中的表达。利用基础发酵培养基优化发酵条件验证结果表明,菌体生长到发酵液吸光值OD600达到1.2时加入终质量分数4.5%的麦芽糖,37℃诱导18 h后胞内的海藻糖合成酶的粗酶活力达到18.9 U/m L。为了提高海藻糖合成酶的表达量,还构建了通过单交叉互换方法敲除了α-淀粉酶基因amy E的重组菌株B.subtilis WB800n(Δamy E),减少了胞外α-淀粉酶对麦芽糖的降解成葡萄糖,提高了麦芽糖的诱导表达效果以及减少葡萄糖的反馈抑制,表达质粒在麦芽糖诱导条件下在该重组菌中海藻糖合成酶酶活提高到了29.2 U/m L。首次成功实现了麦芽糖诱导海藻糖合酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达,为获得制备安全高效的海藻糖合成酶表达系统奠定了基础。

极地微生物产海藻糖合成酶菌株的筛选

来源于极地的微生物经过筛选,得到能产海藻糖合成酶的耐冷菌株S1和S2,分别用TLC、DNS和HPLC的方法确证其酶反应的产物为海藻糖.以质量分数1%麦芽糖为底物,S1粗酶液能将麦芽糖转化为海藻糖,并且没有明显的葡萄糖生成,在pH值7.0的磷酸盐缓冲液下15℃反应48h,经过HPLC测定转化率最高达到75.2%.

海藻糖合成酶产生菌的筛选及生物合成途径的初步验证

从温泉土壤分离得到11株菌株,它们的胞内释放物能将淀粉转化成海藻糖.对菌株WX-10内含物将淀粉转化为海藻糖的途径进行了初步验证,证明其胞内含有麦芽糖基海藻糖生成酶(MTSase)和麦芽糖基海藻糖水解酶(MTHase).

藤黄微球菌海藻糖生物合成基因的克隆与鉴定

首次从一株能利用淀粉产生海藻糖的藤黄微球菌中克隆了海藻糖生物合成基因。采用PCR方法结合非随机鸟枪法得到藤黄微球菌中低聚麦芽糖苷基海藻糖合成酶(MTSase)基因(MtreY)的全序列及低聚麦芽糖苷基海藻糖水解酶(MTHase)基因(MtreZ)的部分序列,其中MtreY共有2,370个碱基,编码789个氨基酸,表达产物分子量为86·7kD。同源性分析表明,与已报道的MTSase和α-淀粉酶家族成员具有相同的保守模体。将MtreY基因在大肠杆菌JM83中表达,证明表达产物具有预期的酶活性。

海藻糖的MTSase及MTHase酶促合成条件的研究

本室收藏一株产 MTSase和 MTHase两酶并能将淀粉水解物转化为海藻糖的菌株 Micrococcus luteus。实验发现 ,菌体在对数生长期细胞内的 MTSase和 MTHase累积量极少 ,但在其基本停止生长后继续培养 12 h,胞内MTSase和 MTHase两酶含量急剧增加。两酶联合作用的最适反应条件为 p H6 .5 ,温度 4 0℃ ;最适底物是 DE值为11.6、浓度为 15 %的淀粉水解液。

以淀粉为原料双酶法生产海藻糖的研究进展

双酶法生产海藻糖是指以淀粉为原料,在低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶两种酶的协同作用下,将一定链长的直链淀粉转化成海藻糖的技术。双酶法作为最早实现工业酶转化生产海藻糖的方法,起源于日本,具有原料便宜易得、工艺较成熟、不需要高能量化合物等优点。文章重点介绍了双酶法在国外(尤其是日本)及国内的发展及应用。随着生物基因工程技术的发展,越来越多性能优异的低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶被提取、优化和构建,为双酶法工艺的进一步完善和工业化提供了可能。

两种制备海藻糖的生物酶转化工艺技术

海藻糖作为具有特殊生物保护功能的非还原性双糖,被广泛应用在食品、医药等各个领域。以双酶法和单酶法为代表的生物酶转化技术是制备海藻糖的研究热点。双酶法以淀粉为原料,在低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶的协同作用下,将直链淀粉转化成海藻糖。双酶法具有原料便宜易得、工艺较成熟、转化率较高等优点,是最早实现酶法工业化生产海藻糖的方法。单酶法直接利用海藻糖合酶将麦芽糖转化为海藻糖。单酶法因为具有反应过程易控、工艺流程简单、副产物少等优点而受到广泛关注。提高酶的耐高温性能及转化效率是目前2种方法的主要研究方向。随着蛋白基因工程领域的发展,生物酶的优化构建技术日趋成熟,为双酶法的进一步完善和单酶法的工业应用奠定了基础。

启动子工程提高海藻糖生产用酶在地衣芽孢杆菌中的表达

麦芽寡糖基海藻糖合成酶(maltosyltrehalose synthase,MTSase)和麦芽寡糖基海藻糖水解酶(maltosyltrehalose hydrolase,MTHase)是酶法合成海藻糖的关键酶。由于该酶系在天然菌种内产量极低,研究者相继在各种模式微生物中对该酶系编码基因进行表达。为了实现MTSase和MTHase在食品安全级菌株的分泌表达,本研究选择重要工业微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)作为宿主菌株,以MTSase为报告蛋白,通过对天然启动子进行筛选,发现P_(P2)介导下MTSase的表达量最高,在此基础上利用启动子工程策略构建了一系列串联启动子及合成启动子,发现合成启动子P_(1-P2)在原有P_(P2)基础上将MTSase的表达量提高了37%,该启动子对于MTHase的表达同样具有提高作用,在P_(1-P2)介导下MTHase的表达量较在P_(P2)介导下的提高了10%。在发酵培养基和P_(1-P2)启动子介导下MTSase和MTHase的酶活力分别可以达到6907.9 U/mL和798.5 U/mL。