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。

杓兰果胶杆菌海藻糖酶的克隆表达及应用

海藻糖酶在工业发酵和食品医药等领域应用广泛,我国缺乏性能优良工业品种的海藻糖酶,同时在应用研究领域还不够深入。本研究从自然界筛选获得一株产酸性海藻糖酶的杓兰果胶杆菌(Pectobacterium cypripedii),克隆获得其海藻糖酶基因PCTre,在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)体系中实现了重组表达,在5 L发酵罐上28 h产酶达到4130 U/mL。酶学性质研究显示,PCTre能特异性水解海藻糖,最适反应温度和pH分别是35℃和5.5,在pH 4.0、4.5、5.0处理8 h后残余酶活仍超过80%,表现出良好的耐酸性。同时该酶还显示出优良的有机溶剂耐受性,在20%(V/V)乙醇溶液中处理24h仍能保留60%的酶活。进一步在含有20%(V/V)乙醇和7.5%海藻糖的模拟发酵体系中,当添加500 U/L PCTre,可在16 h内完全水解海藻糖,具有良好的应用于工业乙醇发酵的潜力。