β-1,4-甘露聚糖内切酶在番茄发育中的作用

以番茄为例,对β-1,4-甘露聚糖内切酶EC3·2·1·78在种子发芽、花药花粉发育和果实成熟等过程中所充当的角色加以综述,进而说明该酶的功能和作用,并阐述了甘露聚糖内切酶参与植物发育调控机理的研究方向和甘露聚糖内切酶基因的应用方向。

植物内切β-1,4-葡聚糖酶基因研究进展

植物内切β-1,4-葡聚糖酶基因在植物生长发育过程中扮演重要角色。近年来,随着分子生物学的不断发展,对其研究也取得了重要进展。综述了植物内切β-1,4-葡聚糖酶基因的克隆、功能、表达调控以及编码蛋白质的结构、底物等方面的研究进展,可为进一步阐明该基因对植物生长发育的影响提供依据。

茌梨果实内切-β-1,4-葡聚糖酶基因的克隆及生物信息学分析

以成熟的莱阳茌梨果实为试材,应用同源克隆和RACE方法从茌梨果肉中克隆到内切-β-1,4-葡聚糖酶基因的一个同源基因cDNA的全长序列,命名为PbEG,其碱基长度为1 971 bp,PbEG的开放阅读框编码493个氨基酸,相对分子量为54.596 1 kDa,等电点为9.14;PbEG编码的蛋白属于糖基水解酶第9家族,不含有跨膜区域但在N-端含有一段信号肽。其编码氨基酸同源性分析表明,茌梨PbEG基因与蓖麻EG基因同源性较高,达到84%,其次是豌豆和葡萄。

裂褶菌产内切β-1,3-葡聚糖酶的特性研究

对裂褶菌所产内切β-1,3-葡聚糖酶进行有效分离纯化并用电泳法对其纯度进行鉴定,进而研究其酶学特性。结果表明:经过DEAE-Sephadex A-50离子交换层析和Sephadex G-75凝胶过滤分离纯化得到电泳纯分子量约为45 kD的内切β-1,3-葡聚糖酶,其最适pH为5.0,最适温度为45℃;Fe2+、Ba2+、Cu2+对该酶有激活作用,Zn2+、K+、Ag+、Hg2+、Ca2+对该酶有一定抑制作用;该酶的米式常数Km为0.8813 mg/mL。由圆二色谱分析发现该酶二级结构中的含量分别为α-螺旋4.6%、β-折叠49.1%、β-转角8.7%、无规则卷曲37.5%,表明其为典型的β型结构。

裂褶菌产内切β-1,3-葡聚糖酶的分离纯化

采用不同饱和度的硫酸铵溶液对内切β-1,3-葡聚糖酶粗酶液进行分段盐析,以确定最佳盐析条件,将盐析处理后的酶液经透析浓缩、DEAE-Sephadex A-50离子交换层析、Sephadex G-75凝胶过滤层析等进一步分离纯化,浓缩纯化后的含酶组分,经过SDS-PAGE电泳分析其纯度并初步确定其分子量。结果显示:经过纯化后的内切β-1,3-葡聚糖酶的比活力由20.90U/mg提高到933.37U/mg,纯化倍数为44.7倍,酶活回收率为11.6%,电泳分析呈单一条带,分子量近似为45ku。

砂梨2个内切-β-1,4-葡聚糖酶基因cDNA的克隆及其在果实贮藏过程中的表达分析

为从分子水平上揭示EG基因在早熟砂梨软化过程中的作用机制,该研究以早熟砂梨品种翠冠果肉cDNA为模板,根据NCBI上登录的其他植物内切-β-1,4-葡聚糖酶(Endo-1,4-β-glucanas,EGases)基因编码区设计引物,利用RT-PCR技术,克隆内切-β-1,4-葡聚糖酶基因家族中的2个成员PpEG1和PpEG2的编码区序列,并在此基础上,利用半定量RT-PCR技术,探讨两基因在夏季货架期1-MCP处理条件下翠冠果肉软化过程中的表达情况。结果表明:PpEG1编码区包含1 869个核苷酸,编码1个由622位氨基酸组成的多肽,PpEG2编码区包含1 863个核苷酸,编码1个由620位氨基酸组成的多肽;PpEG1和PpEG2都含有糖基水解酶家族-9(Glycosyl-hydrolases-family-9)活性位点,但PpEG2比PpEG1的C端多1个碳水化合物结合组件(Carbohydrate-binding module,CBM);PpEG1与PpEG2分别位于分子进化树的2个不同发育分枝上;在室温货架期间,翠冠果肉中PpEG1的表达量先上升,贮藏4 d时其表达量最高,后缓慢下降,而PpEG2的表达量开始缓慢上升,在贮藏12 d时出现mRNA的积累高峰;1-MCP对PpEG1和PpEG2的表达不起延缓或促进作用。PpEG1与PpEG2在翠冠果实软化过程中的不同表达规律显示,PpEG1与PpEG2作用于不同的β-1,4-葡聚糖多聚分子底物,且PpEG1和PpEG2的表达均不受乙烯调控。

裂褶菌产内切β-1,3-葡聚糖酶培养基组成的优化研究

采用恒温摇床培养法培养裂褶菌,研究了裂褶菌产内切β-1,3-葡聚糖酶培养基组成中的碳源、氮源及各种无机盐的单因素参数,并采用四因素三水平正交实验对主要影响因素进行分析,从而确定最佳的产酶培养基配方为:葡萄糖2%,牛肉膏0.3%,NH4Cl0.1%,KH2PO40.05%,MgSO40.05%。

菠萝泛菌β-1,4-内切葡聚糖酶基因克隆、表达与酶活性分析

利用分子克隆的方法,对一种源于菠萝泛菌的内切葡聚糖酶(即β-1,4-内切葡聚糖酶)基因进行克隆、原核表达,利用Ni-NTA吸附柱对表达的重组内切葡聚糖酶进行纯化,分析重组酶的活性。研究结果显示,此重组内切葡聚糖酶含1个1 002 bp的开放阅读框,编码334个氨基酸序列,重组酶在大肠杆菌细胞中的表达量占可溶性蛋白的50%以上,经过纯化获得了纯度高于95%的内切葡聚糖酶蛋白,酶活力可以达到2 245 U/m L。

黑曲霉内切β-1,4-葡聚糖酶在毕赤酵母中的高效表达

利用RT-PCR技术,提取黑曲霉(Aspergillusniger)L3的总RNA进行反转录,并通过PCR扩增得到去除天然信号肽的β-1,4-葡聚糖酶基因egⅠ,将其插入到毕赤酵母表达载体pPIC9k上,使之位于α-因子信号肽下游,并与之同框,构建重组表达质粒pPIC9k-egⅠ,电击转化毕赤酵母GS115,经MM、MD、CMC-Na和G418平板筛选,得到重组毕赤酵母工程菌1#和5#,在摇瓶中β-1,4-葡聚糖酶酶活分别达到1456U/mL和1928U/mL。重组酶最适温度为70℃,最适pH为5.0。

冰岛硫化叶菌β-1,4-内切葡聚糖酶的同源表达、纯化与性质

利用PCR技术从冰岛硫化叶菌(Sulfolobus islandicus)REY15A中分别扩增得到带有和不带有信号肽编码序列的β-1,4-内切葡聚糖酶基因(S.islandicus eng),将其克隆至硫化叶菌表达载体pZC2中,构建重组表达载体pZC2-eng-YS和pZC2-eng-WS,并转化至S.islandicus E233S(△pyrEF△lacS)。重组菌株经D-阿拉伯糖诱导后,细胞破碎上清经镍离子金属鳌合亲和层析介质(Ni-NTA)柱纯化,得到重组蛋白。SDS-PAGE结果表明:不带有信号肽的葡聚糖酶(ENG-W)分子质量为41ku,带有信号肽的分子质量(ENG-SP)为43ku;酶学性质分析表明前者没有酶活性,后者酶活力为103.4U/L,最适反应温度为90℃,最适pH为4.0。耐热性试验结果表明:在90℃保温60min后酶活力稳定在最高酶活力的40%以上。金属离子试验结果表明:Mn2+对重组酶促进作用最大,使其酶活力提高了约50%,Ca2+对其抑制作用最强,使其酶活力下降了约50%。

展示在巴斯德毕赤酵母细胞表面的内切-1,4-β-葡聚糖酶的酶学性质

本研究目的是利用毕赤酵母细胞表面展示技术来改善内切-1,4-β-葡聚糖酶的酶学性质。结果显示,SDS-PAGE显示展示酶（DEG）的分子量为34.1kDa,对CMC-Na有底物专一性。与游离酶（FEG）相比,DEG的最适作用温度和最适作用pH值未发生变化,分别为70℃和4.0;对底物的亲和力降低;pH 2.5~8.5时酶活残留率为60%,比游离酶高0.5倍;温度70℃时酶活无损失,残留率为102%,同等条件下比游离酶高1.5倍;DEG重复使用10次以后保留活性仍为65%;而且展示酶对Co2＋、Mn2＋、Hg2＋等重金属离子的耐受力也大大增强。本研究结果表明,展示内切-1,4-β-葡聚糖酶的酶学性质得到大幅度改善,其酸热稳定性、重金属离子耐受性和操作稳定性均有所提高,DEG作为一种酵母全细胞生物催化剂在各种纤维素降解领域具有很广阔的应用前景。

2型糖尿病肾病患者外周血IGF-1、TGF-β和VEGF水平及临床意义

目的探讨2型糖尿病肾病患者外周血胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、转化生长因子-β(TGF-β)和血管内皮生长因子(VEGF)水平及临床意义。方法选取2014年10月—2016年5月收治的100例2型糖尿病肾病患者,根据24 h尿白蛋白排泄量分为正常白蛋白尿组34例、微白蛋白尿组32例、高白蛋白尿组34例,另选32例正常健康体检者作为对照组。采集研究对象外周血及尿样,对IGF-1、TGF-β和VEGF水平及其他临床指标进行检测分析。结果2型糖尿病肾病患者肌酐、尿素氮和收缩压随尿蛋白增高而增高(P<0.05)。高白蛋白尿组IGF-1水平高于对照组、正常白蛋白尿组和微白蛋白尿组(P<0.05);正常白蛋白尿组、微白蛋白尿组和高白蛋白尿组TGF-β和VEGF水平均高于对照组(P<0.01),高白蛋白尿组TGF-β水平高于正常白蛋白尿组和微白蛋白尿组(P<0.05),高白蛋白尿组和微白蛋白尿组VEGF水平高于正常白蛋白尿组(P<0.05)。结论检测IGF-1、TGF-β和VEGF水平能有效评估2型糖尿病肾病患者肾脏损伤程度,指导临床及时进行相关治疗。

置换β-甘露聚糖酶底物结合槽内环结构序列改善其酶学特性

位于酶分子活性位点（又称活性中心）附近的环结构对酶促反应特性具有重要影响.本实验室先前在宇佐美曲霉Aspergillus usamii中发现了一种新的5家族β-甘露聚糖酶Au Man5A.通过同源建模、分子对接及多序列比对,发现位于Au Man5A底物结合凹槽侧壁的一段环结构可能对酶的功能有影响.为证明该假说,本研究采用Au Man5A为母本,利用PCR技术将其底物结合槽内的7肽环结构316KSPDGGN322替换成与两种木霉属β-甘露聚糖酶对应的8肽片段AQSNSDPY,构建了杂合酶基因Auman5ALoop,并在毕赤酵母GS115中进行表达,经纯化获得了杂合β-甘露聚糖酶Au Man5ALoop.酶学特性分析结果显示,与原酶Au Man5A比较,Au Man5ALoop的最适反应p H由3.5~4.0扩宽至3.5~5.5;最适反应温度由65℃提高至70℃;以角豆胶为底物,测得Au Man5ALoop的比活性由351.2 U/mg提高至2 089.2 U/mg.利用双倒数作图法测得动力学常数揭示,Au Man5ALoop的Km值较Au Man5A降低了36%,而kcat值是Au Man5A的6.8倍;同时,Au Man5ALoop的催化效率（kcat/Km）提高了10.7倍.我们的结果说明,通过替换Au Man5A底物结合槽内环结构,可明显改进其酶学特性.我们的结果还提示,活性位点附近的环结构对β-甘露聚糖酶的酶学特性具有重要影响.

里氏木霉内切葡萄糖苷酶Ⅳ在毕赤酵母中的表达

进行了内切葡萄糖苷酶Ⅳ(EGⅣ)在毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统中的表达。采用RT-PCR的方法从里氏木霉(Trichoderma reesei)中分离到eg4基因。将eg4基因与毕赤酵母表达载体pPICZαA连接,得到重组质粒pPICZαA-eg4。将该重组质粒线性化后转化毕赤酵母GS115,eg4基因通过同源重组被整合到毕赤酵母的染色体上,并处于酵母α因子的下游,得到重组菌株P.pastoris-EGⅣ1。在甲醇诱导下,重组菌株P.pastoris-EGⅣ1可以合成并分泌EGⅣ,培养液的CMC活力达到2.11 U/mL。

连续温度变化对β-1,3-葡聚糖酶酶解酵母β-葡聚糖的影响

为了探索反应温度对产物组分的影响,利用自制连续变化的温度梯度实验装置,研究了22℃~60℃（±0.1℃）区间内温度对一内切β-1,3-葡聚糖酶酶解酵母β-葡聚糖的影响,获得了酶解过程多点温度特性数据。分析表明：该酶酶解酵母β-葡聚糖的活化能为84.17 kJ/mol;以产物积累表示的最适酶解温度随时间延长呈指数下降;酶解产物组分受温度的影响,低温较高温获得的寡糖链长,高温区大于46℃可以获得以昆布二糖、昆布三糖为主的组分,而低温区小于30℃可以获得昆布五糖及更大分子量的产物。研究结果可为寡糖生产提供精确的温度控制参数。

菊欧氏杆菌β-1,4-内切葡聚糖酶celY基因在大肠杆菌中的克隆、表达及活性分析

以菊欧氏杆菌(Erwinia chrysanthemi)基因组DNA为模板,通过PCR方法扩增了该菌的β-1,4-内切葡聚糖酶celY基因及其调控元件并克隆至pUC19载体。测序结果经分析,该基因编码的蛋白序列与菊欧氏杆菌Ech586的β-1,4-内切葡聚糖酶同源性达到98%。将celY的开放阅读框基因插入到表达载体pET-28a中,转化大肠杆菌E.coli BL21(DE3),采用LB-CMC平板刚果红染色筛选含celY基因的转化子。12%SDS-PAGE显示,重组菌经IPTG诱导后表达了目的蛋白,其相对分子质量与预期结果相符。CMCase活力测定显示重组pET-28a-celY阳性菌分泌到培养基中的CelY酶活力为84.4 U/L,周质中的酶活力为12.7 U/L。β-1,4-内切葡聚糖酶CelY工程菌的获得,为研究菊欧氏杆菌纤维素酶基因在菊欧氏杆菌同源转化中的表达及工程菌的酶学特性提供了重要的资料。

氮离子诱变筛选内切葡聚糖酶高产菌株及其基因突变研究

目的:离子注入枯草芽孢杆菌筛选高产内切葡聚糖酶突变菌株,同时进行其酶活性研究,并克隆该基因,研究离子注入对其诱变效应。方法:低能氮离子重复注入枯草芽孢杆菌,筛选获得1株高产内切葡聚糖酶突变菌株Bac11。DNS法测定酶活性。PCR扩增获得出发菌株Bac01和突变菌株Bac11内切葡聚糖酶基因,并对核酸序列及预测氨基酸序列进行多重比对。结果:突变菌株Bac11内切葡聚糖酶活性从93.33IU提高到381.89IU。多重比对Bac01和Bac11内切葡聚糖酶基因编码区1500bp序列,当中有10个碱基发生突变,预测氨基酸序列中有5个氨基酸残基发生变化,且都在其基因纤维素结合域部分。结论:低能氮离子重复注入对枯草芽孢杆菌内切葡聚糖酶活性及其基因有明显的诱变累加效应。

福寿螺多功能纤维素酶(EGXA)的结构功能研究

利用点突变的方法构建了E332A、E332S和D290Q的多功能纤维素酶EGXA）的突变体，研究了在甲醇酵母中重组表达的突变体的酶学性质。结果表明：E332可能是该酶的活性必需基团，而D290Q突变体的外切葡聚糖酶及内切木聚糖酶活性均提高2～3倍，对EGXA研究及其应用提供了理论依据。

一个新的内切葡聚糖酶基因umcel5K的克隆、表达及其表达产物的酶学特性

从水牛瘤胃内容物的添加滤纸为碳源的富集培养物中提取未培养微生物的总DNA,以柯斯质粒为载体构建了1个含约8000个克隆的宏基因组文库,对文库进行活性筛选获得1个既表达CMCase活性又表达4-MUCase酶活性的克隆。亚克隆及测序分析发现1个潜在的可编码333个氨基酸的ORF(Open Reading Frame),其蛋白质产物与1个来源于未培养细菌的糖苷水解酶家族5的纤维素酶Cel A的同源性最高,两者的一致性为53%,相似性为68%。将PCR扩增的该基因完整的ORF克隆入表达载体pET30a(+),在大肠杆菌中得到其过量表达产物。经过Ni-NTA纯化后,该表达产物(Umcel5K)具有CMCase活性和4-MUCase酶活性,其最适pH是4.5~5.0,最适温度是50°C。pH耐受性检测表明,该酶在pH4~4.5比较稳定。温度耐受性实验表明该酶不耐高温,在55°C以下比较稳定。经过镍柱纯化的酶液比活为26.15 U/mg。部分金属离子如Fe3+、Cr2+或Cu2+会抑制该酶的酶活,而另外一些金属离子如K+、Li+等对Umcel5K的活性影响不大。

低能离子束注入纤维分解菌的研究进展

在分析低能离子束对生物体的作用机理及其生物学效应的基础上,介绍了低能离子束诱变纤维分解细菌的研究进展。