二步法黑曲霉脂肪酶基因lipA的全基因合成及其在毕赤酵母中的高效表达

黑曲霉脂肪酶是重要的工业用酶,在食品、制药等领域具有广泛的用途。获得黑曲霉脂肪酶高效表达的基因工程菌是该脂肪酶规模化应用的前提。通过全基因合成对目的基因进行分子改造和人工组建是实现基因高效表达和体外分子进化的有效手段。本研究主要针对一步法长片段基因合成中复杂结构的非特异性配对和过多的PCR引入碱基错配等问题,采用二步法(组装PCR和酶切-酶连)合成了黑曲霉脂肪酶基因lipA。首先在DNA2.0和Gene2Oliga软件辅助下对lipA基因密码子及RNA二级结构进行优化并引入ClaI(237位)和PstI(475位)酶切位点;通过组装PCR分别合成lipA基因的各片段F1(237bp)、F2(238bp)和F3(422bp);通过该基因内的ClaI和PstI限制性酶切位点连接成完整的全长lipA基因。本方法有效地降低了长片段合成过程中寡核苷酸片段的非特异性配对、复杂的二级结构以及碱基突变对DNA合成的影响,提高了长片段合成的成功率。经密码子优化后的脂肪酶基因(lipA-syn)在毕赤酵母GS115中经诱导表达72h后,发酵液酶活达176.0U/mL,蛋白质含量为143.7mg/L,较出发基因分别提高了10.8倍和5.6倍。实现了该基因的高效表达,并为产酶参数的优化和酶的规模化制备奠定了基础。

黑曲霉脂肪酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

根据黑曲霉F044脂肪酶N-端氨基酸序列,运用生物信息学方法,找到与黑曲霉脂肪酶基因同源的候选基因A84689.根据该基因序列,设计引物直接经RT-PCR扩增得到黑曲霉脂肪酶全长基因anl.anl全长1 044bp,含3个内含子,编码297个氨基酸(含信号肽27个氨基酸),与其他脂肪酶基因没有明显的同源性.将成熟脂肪酶基因连接到pPIC9K载体上得到重组表达质粒,转化P.pastorisGS115.脂肪酶基因在P.pastorisGS115中实现了分泌性表达.

黑曲霉脂肪酶:基因克隆、表达及体外复性

根据黑曲霉F044脂肪酶N-端氨基酸序列,运用生物信息学方法,找到与黑曲霉脂肪酶基因同源的候选基因A84689。根据该基因序列,设计引物直接PCR扩增得到黑曲霉脂肪酶全长基因anl。anl全长1044bp,含3个内含子,编码297个氨基酸(含信号肽27个氨基酸),与其它脂肪酶基因没有明显同源性。将编码成熟脂肪酶的anl连接到pET28a载体上得到重组表达质粒,转化大肠杆菌BL21(De3),诱导表达并纯化出目的蛋白。通过大量稀释和DEAESepharoseFastFlow层析相结合的方法,变性后的纯化蛋白在体外实现再折叠复性。

黑曲霉脂肪酶全基因合成及其在毕赤酵母中的表达

黑曲霉脂肪酶是重要的工业用酶,在食品、制药、前体化合物的合成和手性化合物的拆分等方面有广泛的用途。获得高效表达黑曲霉脂肪酶的基因工程菌是该酶工业化生产的前提。根据黑曲霉脂肪酶LIP的氨基酸序列及毕赤酵母密码子的偏爱性,设计合成26条相互重叠20 bp的引物,通过组装PCR分别合成lip基因的4个片段lipA1(300bp)l、ipA2(237 bp)l、ipA3(234 bp)和lipA4(210 bp)。再以基因头lip1和基因尾lip26为引物,以lipA1l、ipA2l、ipA3和lipA4混合物为模板进行第二轮PCR扩增,得到的产物经加A处理后,连接到载体pMD18-T上,挑取重组子测序。通过PCR扩增对人工合成的基因进行校正,得到完全正确的lip基因。将优化后的基因克隆到表达载体pPIC9K上,获得的重组质粒pPIC9K-lip经线性化后转化毕赤酵母GS115菌株,构建分泌型表达LIP的酵母工程菌,G418梯度筛选,得到高拷贝稳定整合菌株。为重组黑曲霉脂肪酶的规模化制备奠定了基础。

黑曲霉ZF-34脂肪酶基因克隆及其在毕赤酵母中的表达

为了使黑曲霉脂肪酶基因在毕赤酵母中表达并实现高密度发酵生产,采用PCR方法从黑曲霉基因组DNA中扩增出脂肪酶基因LipA,测序结果表明LipA基因编码区全长894 bp,编码297个氨基酸,与其他黑曲霉脂肪酶基因列序相似性高达99%。将LipA基因连接到质粒pPIC9K上,构建了pPIC9K-LipA重组载体。将该重组载体转化到毕赤酵母GS115中,经甲醇诱导,该酶基因在酵母细胞中获得活性表达,并能将酶蛋白分泌到胞外。重组菌株GS115/pPIC9K-LipA经100 L发酵罐发酵144 h,菌体湿重高达100.5 g/L,发酵液中酶活性达1950 U/mL。

黑曲霉脂肪酶基因的克隆及其在黑曲霉中的同源表达

旨在研究黑曲霉脂肪酶基因在黑曲霉中的同源表达情况。利用黑曲霉基因组作为模板克隆8种脂肪酶基因,与双元表达载体pCAMBIA连接构建8个表达载体。通过原生质体-PEG转化法,实现8个脂肪酶基因在黑曲霉中同源表达,其中转化子MA-H3-PglaA-SglaA脂肪酶活性最高。对该酶进行分离纯化和酶学性质表征,酶最适温度45℃,最适pH 7.5,K^(+)、Mg^(2+)等金属离子对脂肪酶有显著激活作用。酶底物特异性实验发现,该酶对底物pNPA亲和力最高,脂肪酶ANL-H3的K_(m)为1.893 mmol/L,V_(max)为1.610 mmol/(L·min)。该研究为黑曲霉脂肪酶的同源表达提供了有效的策略和数据支持,可为食品级脂肪酶的开发和应用提供理论基础。

根癌农杆菌介导脂肪酶在无孢黑曲霉中的高效表达

黑曲霉(Aspergillus niger)具有高效的蛋白表达和分泌能力.为实现异源蛋白在无孢黑曲霉中的高效重组表达,在优化遗传筛选标记的基础上,建立了根癌农杆菌介导的、以潮霉素抗性基因为筛选标记的黑曲霉转化体系.利用该体系介导米黑根毛霉脂肪酶(RML)转化黑曲霉SH-1,通过PCR鉴定、酶活检测、镍柱亲和层析及SDS-PAGE电泳检测等确定成功获得了RML的黑曲霉转化子,并通过发酵条件优化实现了RML的高效表达,对硝基苯酚比色法测得转化子酶活最高可达15 U/mL,是其在酵母中表达水平的10倍以上.

Burkholderia sp.ZYB002中lipA基因的敲除对细胞脂肪酶活性的影响

Burkholderia sp.ZYB002菌株不仅能产生大量的胞外脂肪酶,还能产生大量的细胞结合脂肪酶。对细胞结合脂肪酶的种类进行定性研究,将为开发全细胞脂肪酶催化剂奠定基础。通过分析与Burkholderia sp.ZYB002菌株具有较高同源性的Burkholderia cepacia J2315菌株的脂肪酶基因家族,推测潜在的细胞结合脂肪酶编码基因。通过同源重组插入失活Burkholderia sp.ZYB002菌株的lipA基因,筛选出突变体转化子;测定突变体菌株细胞结合脂肪酶的活性,并与野生型菌株比较。试验结果表明,lipA基因插入失活的Burkholderia sp.ZYB002-ΔlipA菌株的细胞结合脂肪酶活性降低了42%。

表皮葡萄球菌SarA对atlE、lipA和zinC基因表达调控的研究

表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermids)是一种条件致病菌,SarA(StaphylococcalaccessoryregulatorA)是该菌中一个全局性调控因子,它控制着细胞中许多与毒性相关的基因表达.报道了SarA在转录水平直接调控atlE、lipA和zinC基因的表达.RT-PCR和lacZ报告基因的分析结果显示,在表皮葡萄球菌ATCC35984中,SarA对atlE(自溶酶基因)表达起负调控作用,而对lipA(脂肪酶基因)和zinC(膜相关锌金属蛋白酶基因)的表达则有正调控作用.生物信息学分析表明,SarA控制atlE,lipA和zinC3种基因表达可能是通过与被调控基因上游的特定DNA序列的结合来实现的,该DNA结合区保守并富含AT碱基.根据已报道的金黄色葡萄球菌中SarA的结合位点序列,利用Omiga软件分析并推测了SarA结合atlE,lipA和zinC的可能区域.基于SarA是一种多功能的毒素相关调控因子,结果提示,SarA能调控众多因子,可以作为防治表皮葡萄球菌感染的一个药物筛选靶点.

枯草芽孢杆菌脂肪酶表达质粒的构建及其表达

以枯草芽孢杆菌168(B.subtilis168)染色体为模板PCR扩增出P43启动子,与大肠杆菌-枯草杆菌穿梭质粒pUBC19相连得到表达载体pUBC-P43,然后将枯草芽孢杆菌脂肪酶基因lipA克隆到载体pUBC-P43启动子下游,得到重组质粒pUBCPL并转化B.subtilisTZ10。经中性红油脂平板、酶切和PCR方法鉴定得到重组菌TZ10/pUBCPL。宿主菌TZ10是B.subtilisDB104染色体缺失了lipA基因后获得。重组菌经初步发酵,以橄榄油为底物测定发酵上清液最高脂肪酶活力为49.1 U.L-1,而相应菌株DB104发酵最高酶活力仅为11.4 U.L-1。