枯草芽孢杆菌P_(spovG)启动子改造与表征

枯草芽孢杆菌是重要的工业生产菌株,广泛应用于外源蛋白质的表达。目前在枯草芽孢杆菌中常见组成型启动子中,P_(spovG)作为高强度组成型启动子在表达外源蛋白质时,具有表达量高、稳定性好和适用范围广等优势。作者首先对P_(spovG)上游序列截短,发现将启动子上游序列由原来的251个碱基缩短为26个,仍能保持启动子强度不降低,并确定了紧邻-35元件上游的3个碱基“AGC”为影响启动子强度的关键碱基。其次对启动子的上游A-T富含区以及spacer区域的G-C富含区进行随机突变,证明了上游激活序列中A-T碱基的排列对启动子强度有重要影响,并得到了强度提高的突变体。最后通过将不同表达时期启动子的关键调控序列分别插入突变体的上下游,得到了启动子强度为原始启动子135.1%的新型启动子SP_(spovG)-P_(lytR)。本研究为枯草芽孢杆菌表达系统开发新型强组成型启动子提供了重要的参考。

毕赤酵母醇氧化酶2启动子上游调控序列的随机突变研究

巴斯德毕赤酵母是表达外源蛋白的重要宿主之一。醇氧化酶2启动子(P_(AOX2))与醇氧化酶1启动子(PAOX1)的启动模式相同,但是启动强度不同。为了研究其醇氧化酶启动子P_(AOX2)的上游调控序列,本文利用随机突变的方法对醇氧化酶启动子P_(AOX2)的上游调控序列进行了随机突变,构建了P_(AOX2)上游调控序列突变文库,检测突变体启动子的启动能力。结果表明P_(AOX2)的-788位置插入碱基T可导致表达能力降至36%,在P_(AOX2)的-847位置插入碱基A可导致表达能力降至10%,说明这两个位置对P_(AOX2)的启动能力有重要作用。本研究为阐明P_(AOX2)上游调控序列的作用提供了帮助。

谷氨酸棒杆菌人工合成启动子文库的构建及应用

启动子是实现基因精细表达调控的重要工具,广泛应用于微生物的代谢工程改造。谷氨酸棒杆菌是重要的工业底盘,已报道的启动子文库较少且主要是基于完全人工设计的突变序列构建获得。本研究对谷氨酸棒杆菌odhA基因天然启动子的–10区及附近序列进行随机突变,借助rfp报告基因和荧光成像系统进行高通量筛选,构建了包含57个相对强度为2.4–16.7倍的人工启动子文库,最高强度可达强诱导型启动子P_(trc)的2.3倍。分析文库的突变序列,发现55个启动子突变体的–10区保守序列“TANNNT”均向3′端移动1–4个碱基,其中移动4个碱基的突变体占68%;同时发现强、中、弱启动子突变体在不同位置还呈现T或G保守碱基。选择5个不同强度的启动子应用于L-脯氨酸合成途径γ-谷氨酰激酶(ProB)的表达调控,结果显示,L-脯氨酸产量随着启动子强度增强逐渐提高,相对强度为9.8倍的启动子达到最高产量(6.4 g/L),更高强度的启动子将不再提高L-脯氨酸的产量。本研究基于谷氨酸棒杆菌天然启动子P_(odhA)构建文库,成功获得1个强度增强显著、分布均匀的新型启动子文库,可用于谷氨酸棒杆菌的系统代谢工程改造,还可为更多启动子文库的构建提供思路和方法借鉴。

通过非甲醇诱导游离型表达载体改善毕赤酵母中β-半乳糖苷酶表达

β-半乳糖苷酶是一种重要的食品工业用酶,目前主要通过毕赤酵母甲醇诱导型表达系统进行生产,但甲醇的使用存在火灾、残留毒性等安全隐患,已逐渐成为食品工业用酶生产中备受关注的问题之一。为满足β-半乳糖苷酶安全生产的需要,本研究利用强组成型启动子P_(GCW14)和源自酵母的自我复制序列PARS构建了一种新型非甲醇诱导游离型表达载体pGCW14ZαA-PARS,并且在此基础上分别构建了非甲醇诱导游离型重组表达菌株KM71/pGCW14ZαA-PARS-Aoβ-GAL,用以改善米曲霉Aspergillus Oryzae RIB40(ATCC42149)来源的β-半乳糖苷酶基因(Aoβ-GAL)在毕赤酵母中的表达。实验结果表明,该非甲醇诱导游离型表达载体在毕赤酵母中传代培养90代后仍保持83.22%的遗传稳定性,完全能够满足工业上大规模生产的需要。在10%流速补充碳源的条件下,非甲醇诱导游离表达菌株KM71/pGCW14ZαA-PARS-Aoβ-GAL经高密度发酵的最高酶活性和比活性分别为126.4 U/mL和26.2 U/mg,分别是传统甲醇诱导型表达菌株KM71/pPIC9k-Aoβ-GAL的1.94倍和3.12倍,且发酵周期缩短了36 h。可见,本研究构建的非甲醇诱导游离型表达载体可有效改善β-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的表达,且在食品工业用酶的安全、高效工业化生产中具有一定的应用前景。