丁酸梭菌1,3-丙二醇氧化还原酶基因dhaT的克隆及在大肠杆菌中的表达

以丁酸梭菌(Clostridium butyricum)基因组DNA为模板,利用PCR技术扩增得到1,3-丙二醇氧化还原酶基因dhaT,将它连接到pMD 18-T载体上,得到重组质粒pMD-dhaT,对此重组质粒进行序列测定,对其DNA序列分析表明,dhaT基因全长为1 158 bp。将dhaT基因插入表达载体pSE-380中,构建成重组子pSE-dhaT,并在大肠杆菌JM109中进行诱导表达。研究表明,以1,3-丙二醇为底物时,基因工程菌在37℃下,以1.0 mmol/L IPTG诱导14h,酶活力达到16.28 U/mL,比原始菌株提高5.6倍。

甘油脱水酶基因(gldABC)与1,3-丙二醇氧化还原酶基因(dhaT)的共表达

将dhaT基因片段以顺反子的形式插入到重组质粒pMD19TS2中gldABC基因的下游,形成重组克隆质粒pMD19TS3,进而将gldABC与dhaT基因以多顺反子的形式亚克隆至pET-28a(+)表达载体上。终浓度为1mmol/L IPTG诱导重组大肠杆菌E.coli/pET-28a(+)/gldABC-dhaT 2h,SDS-PAGE电泳分析结果表明分别在甘油脱水酶三个亚基分子量相对应的61ku、21ku、16ku和1,3-丙二醇氧化还原酶亚基分子量相对应的42 ku的位置上出现了特异性条带。上清液中酶活性分别为甘油脱水酶23.7U/mL,1,3-丙二醇氧化还原酶30.4 U/mL。

编码1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶基因yqhD的克隆与高效表达

利用PCR技术从大肠杆菌(Escherichia coli)中扩增出1.16 kb的编码1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶的基因yqhD,将其连接到温控表达载体pHsh,得到重组载体pHsh-yqhD,重组载体在大肠杆菌JM109中得到高效表达。SDS-PAGE分析显示:融合表达产物的相对分子质量均为43 000,同核酸序列测定所推导的值相符。对含有yqhD的基因工程菌进行表达研究表明:42℃诱导4 h,1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶的酶活力达到100 IU/mg,而对照菌株的酶活力仅为0.5IU/mg。

编码1,3-丙二醇氧化还原酶基因的克隆和表达

采用PCR法克隆了巴氏梭菌 (Clostridiumpasteurianum)CpN 86菌株编码 1 ,3 丙二醇氧化还原酶基因 (dhaT基因 ) ;完成了dhaT基因测序、表达载体构建和在大肠杆菌中表达 ;分离和纯化了dhaT基因表达的重组蛋白。实验结果 :( 1 )PCR法克隆的dhaT基因和肺炎克雷伯氏菌Klebsiellapneumoniae菌株dhaT基因的序列同源性为 82 9% ;( 2 )dhaT基因表达蛋白的酶活为 1 0 8U mg ;( 3)dhaT基因表达的蛋白分子量为 43kD ;( 4 )Westernblot确定了dhaT基因表达的蛋白和CpN 86菌株天然蛋白有相同的抗原反应。

1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶基因yqhD的克隆与原核表达

大肠杆菌1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶被yqhD的基因编码,能催化羟基丙醛生成1,3-丙二醇。采用PCR方法从大肠杆菌中扩增到yqhD,测序结果显示该片段大小为1164 bp。将目标片段克隆到原核表达载体pET28(α+)中并转化到大肠杆菌Novablue,经IPTG诱导后,SDS-PAGE电泳鉴定,结果表明克隆得到的yqhD基因能在大肠杆菌Novablue-pET28中实现蛋白表达;在25℃条件下,IPTG诱导12 h后,1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶的酶活力达到124 U/mg,而野生型的酶活力仅为1.4 U/mg;重组菌全细胞发酵结果显示,产物1,3-丙二醇的产率能达到65%,而野生型仅为9.5%。

1,3-丙二醇氧化还原酶基因的克隆与序列分析

以肺炎克雷伯氏菌的基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到了目的基因dhaT,并将该基因克隆到pMD19-TSimple载体。基因序列分析表明,dhaT基因全长为1158bp,与GenBank上已发表基因序列的同源性达99%,氨基酸同源性为100%。

克雷伯肺炎杆菌1,3-丙二醇氧化还原酶基因克隆及表达条件研究

1,3-丙二醇氧化还原酶是甘油歧化为1,3-丙二醇的一种关键酶。本研究从克雷伯肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)基因组中,用PCR方法克隆了其编码基因dhaT。TA克隆测序正确后,构建胞内表达载体pET-28a-dhaT和分泌表达载体pET-22b-dhaT,然后转化E.coliBL21(DE3)进行原核表达。表达部位确定、SDS-PAGE和酶活分析表明,该酶得到了高水平表达。其中使用pET-22b表达的目的蛋白大都是不溶的包涵体;而使用pET-28a表达的目的蛋白胞内可溶,占胞内可溶总蛋白的45%,占菌体总蛋白的25%。常规(30℃)诱导表达即呈现1,3-丙二醇氧化还原酶活性,但低温(20℃)14 h诱导显示3.7倍的酶活性。

重组1,3-丙二醇氧化还原酶酶学性质和稳定性的研究

1,3-丙二醇氧化还原酶(PDOR)是以甘油为底物生产1,3-PD途径中的关键酶之一。将dhaT在E.coliBL21(DE3)pLysS进行了表达,对含有6×His标记的PDOR进行了纯化,同时考察了重组PDOR的酶学性质和稳定性。重组PDOR反应的最适pH和温度分别是10.0和55°C;在pH7.0～8.0,酶保持了较高的稳定性,酶在30°C保温表现出较高的稳定性;Ca2+,Mg2+和Cu2+对酶活性有抑制作用,而Fe2+,Na+,NH4+和Mn2+对酶活有促进作用;冷冻干燥处理后,PDOR酶活有一定的损失;添加适当浓度的保护剂——海藻糖、葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇,对酶在冷冻干燥时有保护作用;添加5%蔗糖的固体酶制剂在保存过程中表现出较好的稳定性。

利用PDOR同工酶基因yqhD对产1,3-丙二醇克雷伯氏杆菌进行基因工程改造

由于Klebsiella pneumoniae1,3-丙二醇合成途径中,加强甘油脱水酶基因表达,导致因NADH供应不足使3-羟基丙醛累积,并对菌体生长及1,3-丙二醇合成造成负面影响。为改善Klebsiella pneumoniae1,3-丙二醇合成途径,利用PCR技术从大肠杆菌(Escherichia coli)中扩增出以NADPH为辅酶的1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶编码基因yqhD,从克雷伯氏杆菌中扩增出2.66kb的甘油脱水酶基因(dhaB),构建了产1,3-丙二醇关键酶基因的串联载体pEtac-dhaB-tac-yqhD,并将其转入到野生克雷伯氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)中,重组载体得到了表达。通过初步发酵,重组后的克雷伯氏杆菌产量比原始菌高20%左右,副产物中乙酸和丁二醇分别下降30%左右。

乳酸菌的分离和鉴定及其1,3-PDO的活性测定

从红原取样的酸奶中分离出7株乳酸菌,根据《伯杰氏细菌鉴定手册》和《乳酸细菌分类鉴定及实验方法》,依据细菌的菌落特征、菌体形态、生理生化特性初步鉴定这7株乳酸菌分别属于乳球菌属,链球菌属,乳杆菌属.并且通过1,3-丙二醇氧化还原酶活性检测,发现其中一株具有活性.

共表达1,3-丙二醇氧化还原酶与甲酸脱氢酶对Klebsiella pneumoniae生理代谢的影响

针对1,3-丙二醇发酵过程中中间代谢产物3-羟基丙醛致死性的现象,在野生型的克雷伯氏肺炎杆菌中同时强化表达1,3-丙二醇氧化还原酶和甲酸脱氢酶,在增强1,3-丙二醇氧化还原酶酶活的同时,促进NADH的合成,最终降低3-羟基丙醛积累.利用PCR技术分别从克雷伯氏肺炎杆菌和甲醇酵母Candida boidinii基因组中扩增出基因dhaT和fdh,通过表达载体pDK获得1,3-丙二醇氧化还原酶和甲酸脱氢酶共表达的菌株K.p/pTF在IPTG的诱导下,基因工程菌K.p/pTF1,3-丙二醇氧化还原酶和甲酸脱氢酶的酶活分别提高了2.8倍和3.5倍,而NADH含量提高了1.3倍.在有氧条件下批式发酵培养,基因工程菌K.p/pTF可以利用以50g/L的初始甘油为底物正常进行发酵,3-羟基丙醛的最高积累浓度较野生菌降低了50.1%,有效避免了发酵的异常中止.

gldABC基因与dhaT基因串联表达载体的构建

以肺炎克雷伯氏菌As1.1736的基因组DNA为模板,通过基因扩增仪(PCR)扩增得到了目的基因(gldABC)并将该基因克隆到pMD19-TSimple载体。通过对该基因的序列分析,甘油脱水酶(gldABC)结构基因的全长为2816bp。将限制性内切酶处理后的含有自身核糖体结合位点的dhaT基因插入到质粒pMD19-T Simple/gldABC中gldABC基因的下游,形成重组克隆质粒pMD19-T Simple/gldABC-dhaT,并进一步将gldABC与dhaT串联基因亚克隆到表达载体pET28a(+)上。

dhaBCE基因与yqhD基因串联表达载体的构建及其生物转化甘油

将来自于肺炎克雷伯氏杆菌的甘油脱水酶基因插入到质粒pET28(a+)-yqhD的上游,并用SD序列隔开,串联构建重组质粒pET28(a+)dhaBCE-yqhD,转化到大肠杆菌E.coli Novablue中进行共表达。结果显示:含有pET28(a+)dhaBCE-yqhD的重组菌在28℃条件下,IPTG诱导16h后,甘油脱水酶和yqhD氧化还原酶的酶活力分别达到35 U/mg和82 U/mg,而对照组检测不到甘油脱水酶酶活;当甘油浓度为55g/L时,产物1,3-PD的产量可达39g/L;甘油浓度过量不利于产物合成,且产物1,3-丙二醇对合成反应具有一定的抑制作用。

重组PDOR基因的表达与纯化及部分酶学性质

将dhaT在E.coliBL21(DE3)pLysS中进行表达,并对含有His6标记的1,3-丙二醇氧化还原酶(PDOR)进行纯化.重组PDOR反应的最适pH值为10.0,最适温度为55℃,其以1,3-丙二醇和NAD+为底物的表观米氏常数Km值分别是15.5,0.23 mmol.L-1.实验表明,Ca2+,Mg2+和Cu2+对酶活性有抑制作用,而Fe2+,Na+,NH4+和Mn2+对酶活性有促进作用;1,3-丙二醇是PDOR适合的氧化底物.

营养

膳食钙对高脂膳食大鼠骨骼肌解偶联蛋白3基因表达的影响；镁对人体低密度脂蛋白氧化修饰的影响；富硒乳酸菌对肝损伤小鼠红细胞脂质过氧化和免疫功能的影响；大剂量硒降低硒酶基因表达并致大鼠肝组织损伤；不同剂量碘对小鼠大脑和血液中乙酰胆碱的影响；锌对染铅大鼠海马SS和SSmRNA阳性神经元的保护作用；莼菜富集锌的能力及其锌的分布探讨；牛磺酸对链脲佐菌素-糖尿病性白内障干预机制初探；牛磺酸对染铅大鼠体重及学习记忆的影响；牛磺酸对低氧-复氧乳鼠心肌细胞内游离钙浓度的影响；亚甲基四氢叶酸还原酶基因型、饮食习惯与胃癌的易感性；MK-801对成年大鼠弥漫性脑损伤后海马齿状回神经发生的影响。

药用植物功能基因的研究思路与展望——以甘草为例

近些年来有关功能基因的研究已成为药用植物研究领域的热点,研究内容涉及基因克隆、功能鉴定、多态性分析、表达模式分析以及功能基因与代谢途径的相关性分析等诸多方面。甘草是我国最常用的大宗药材之一,其主要活性成分为甘草酸,具有多种药理功能,在国内外市场上应用广泛。本文以甘草为例,对甘草酸代谢途径中已报道的功能基因进行调查研究,在基因克隆、基因功能、基因多态性等方面进行分析,以期为揭示甘草酸合成代谢的分子机制奠定基础,并为其他药用植物功能基因的研究提供思路。