嗜热子囊菌JCM12803来源的双功能木聚糖/纤维素酶

纤维素和木聚糖的充分利用对于生物燃料的生产是非常重要的。文中利用PCR的方法从嗜热子囊菌Thermoascus crustaceus JCM12803中克隆到一个新颖的双功能木聚糖/纤维素酶基因Tcxyn10a,并将其在毕赤酵母Pichia pastoris GS115中实现高效异源表达。经过蛋白纯化和酶学性质研究分析,TcXyn10A的最适pH值和最适温度分别为5.0和65-70℃,能够在酸性至碱性(pH 3.0-11.0)条件下和60℃下保持稳定;对榉木木聚糖、小麦阿拉伯木聚糖、羧甲基纤维素钠和地衣多糖均有降解活性,比活分别为(1 480±26)U/mg、(2 055±28)U/mg、(7.4±0.2)U/mg和(10.9±0.4)U/mg;同源建模结构以及分子对接试验表明,双功能酶TcXyn10A只含有单一催化结构域,且木聚糖底物与纤维素底物共用一条催化通道。文中为探索双功能酶结构与其功能的关系提供了很好的素材。     

β-半乳糖苷酶的筛选、克隆表达、酶学性质及其酶法合成低聚半乳糖

采用人工底物邻硝基苯酚-β-D-半乳糖苷(o NPG)为筛选标记,从耐有机溶剂微生物菌库中,筛选出具有较高水解活性的β-半乳糖苷酶产生菌,再以乳糖为底物考察菌株低聚半乳糖的合成性能,筛选得到1株产β-半乳糖苷酶的Erwinia billingiae WX1。根据Gen Bank中相同属种的基因组序列推测β-半乳糖苷酶基因,克隆得到β-半乳糖苷酶基因gal,并在大肠杆菌中实现了来源于Erwinia billingiae菌β-半乳糖苷酶的克隆表达。该基因的开放阅读框(ORF)为1 428 bp,编码475个氨基酸,理论相对分子质量为5.2×104。镍柱法分离纯化得到电泳纯的β-半乳糖苷酶GAL,其酶学性质研究表明最适催化温度55℃,最适p H 7.0;Mg~(2+)、Mn~(2+)对该酶起较强促进作用,EDTA对该酶抑制作用较强。利用β-半乳糖苷酶GAL的转糖基作用,以乳糖为底物合成低聚半乳糖,初步优化的反应条件:底物乳糖质量浓度400 g/L,每克乳糖添加酶量1.0 U,在40℃反应16 h后,低聚半乳糖合成率达到34%(质量分数),显示了较好的开发前景。     

耐热α-半乳糖苷酶的高效表达及酶学性质初探

[目的]实现耐热α-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的高效表达,并初步研究其酶学性质。[方法]克隆来源于埃默森篮状菌(Talaromyces emersonii)的α-半乳糖苷酶基因TEgal,构建p AO815-TEgal重组表达载体,采用DNS法测定其水解活性及酶学性质;通过薄层层析研究其水解底物谱;并构建TEgal基因多拷贝表达框,实现了该基因的高效表达。[结果]TEgal对棉籽糖水解活性最高9. 5 U/m L,最适温度75℃,最适pH值3. 5; Na~+、K~+对TEgal有促进作用,Mg~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)、Ca~(2+)、Fe~(2+)、Zn~(2+)均能抑制酶活,多拷贝重组表达菌株活性最高为22. 4 U/m L。[结论]成功构建耐热α-半乳糖苷酶高效表达菌株,通过提升基因剂量将酶活和蛋白含量提高了135%和356%。     

鉴定隶属于糖苷水解酶13家族(glycoside hydrolase family 13, GH13)的潮滩发光杆菌的β-半乳糖苷酶

【背景】糖苷水解酶13家族(glycoside hydrolase family 13, GH13)是已知最大的α-淀粉酶家族,不含有半乳糖苷酶。【目的】对海洋细菌潮滩发光杆菌(Photobacterium gaetbulicola)的一个蛋白BgalPg进行鉴定。【方法】通过保守位点分析和系统发育树确定BgalPg蛋白的家族分类;通过克隆、表达和纯化测定重组BgalPg蛋白的酶学性质并鉴定功能。【结果】BgalPg的蛋白序列新颖,与已知的碳水化物酶无同源性。序列分析结果表明该蛋白具有GH13家族的典型特性,并且隶属于GH13＿38亚家族。BgalPg对α-淀粉酶家族酶的相关底物均无催化活性,却能水解含有β-半乳糖苷键的底物p NP-β-Gal [(2.8±0.4) U/mg]和o NP-β-Gal [(1.4±0.3) U/mg],并且能水解乳糖[(0.40±0.01) U/mg],表现出典型的β-半乳糖苷酶活性。同时,该酶在pH 7.0–8.5稳定性好,60℃的半衰期为1.5 h。【结论】发现隶属于GH13家族的β-半乳糖苷酶。     

鳞杯伞α-半乳糖苷酶的提取纯化及酶学性质研究

采用离子交换层析和凝胶过滤层析对鳞杯伞子实体中的α-半乳糖苷酶进行纯化,得到了一种分子量为50 kDa的α-半乳糖苷酶,命名为CSG。纯化后的CSG纯化倍数为891.46倍,比活力为54.78 U/mg,得率为0.71%。通过BLAST比对液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)获得其肽段,发现其为GH27家族的α-半乳糖苷酶。CSG的最适pH为3.0,最适温度为50 ℃。在酸性范围pH 2.2-7.0和温度范围4-30 ℃有较好的稳定性。Mn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺对CSG有较强的抑制作用。半乳糖和蜜二糖对CSG的抑制类型为混合型抑制。化学修饰剂N-溴代琥珀酰亚胺显著降低CSG的活力,碳二亚胺对CSG具有显著的激活作用。该酶具有良好的蛋白酶抗性,且对棉子糖家族寡糖(RFOs)、瓜尔豆胶和赤槐豆胶均表现出良好的水解作用。     

热稳定α-半乳糖苷酶基因在毕赤酵母中的分泌表达及酶学性质研究

克隆前期筛得分枝犁头霉Absidia ramosa WL511的热稳定α-半乳糖苷酶cDNA基因aga(GenBank No.DQ234280),将aga基因插入表达载体pPICZαA并电转化整合到毕赤酵母P.pastoris GS115的染色体上。30℃、甲醇流加量0.5%(V/V)时,酵母发酵上清液中酶活达32U/ml。纯化后酶的比活力为137U/mg,SDS-PAGE显示单一条带,凝胶过滤和SDS-PAGE估算其分子量分别为348kDa和87kDa,该酶为四聚体结构,糖基化导致重组蛋白的分子量比原酶大6kDa。该酶等电点为5.2,最适反应温度73℃,最适pH6.8,60℃以下及pH5.5～9.0范围内活性稳定。75℃时保温2小时保留54%的酶活,85℃时酶活完全消失。以对硝基苯酚-α-D-半乳糖苷为底物,该酶Km值为0.42mmol/Lol/L;Vmax为413U/mg;kcat为64531/min。     

一种来源于青霉的新的α-半乳糖苷酶的分离纯化及其酶学性质

从丝状真菌中筛选到一株产α-半乳糖苷酶的菌株F63,对该菌株进行了形态观察和18SrDNA序列分析,该菌株属于青霉属。采用硫酸铵沉淀、阴离子交换层析和分子筛层析等方法分离纯化了该菌株的一种α-半乳糖苷酶。经过聚丙烯酰胺凝胶电泳,此酶蛋白的分子量约为82kDa。该α-半乳糖苷酶反应的最适pH为5.0,最适温度为45℃。此α-半乳糖苷酶的热稳定性在40℃以下,pH稳定性为pH5.0-6.0。与已报道的α-半乳糖苷酶的活性都受到Ag 的强烈抑制不同的是,该α-半乳糖苷酶受Ag 的抑制作用不显著。以pNPG为底物的Km值为1.4mmol/L和Vmax=1.556mmol/L.min-1.mg-1。该酶可以有效降解蜜二糖、棉子糖和水苏糖,但不能降解末端含α-半乳糖苷键的多糖。通过利用质谱技术对纯化的α-半乳糖苷酶进行鉴定以及内肽的N端测序证明该蛋白为一种新的α-半乳糖苷酶。     

碳源对K.fragilis LFS-8611β-D-半乳糖苷酶合成的影响

探讨了碳源对脆壁克鲁维酵母(Kluyveromyces fragilis)LFS-8611生长、β-D-半乳糖苷酶合成的影响及碳源对该酶合成的诱导作用。脆壁克鲁维酵母(K,fragilis)LFS-8611生长与β-D-半乳糖苷酶合成同步。该菌株生长和产酶的最适碳源为半乳糖,乳糖次之。菌体生物量和酶活力随着培养基中乳糖浓度的增加而增加,乳糖浓度为12mg／mL,菌体生物量和酶活力达到峰值,分别为5．84g／L、19,12U／mL。半乳糖和乳糖对β-D-半乳糖苷酶合成具有诱导作用。诱导物浓度对β-D-半乳糖苷酶的诱导合成有较大影响。半乳糖诱导以山梨醇为碳源预培养的K．fragilis LFS-8611细胞合成β-D-半乳糖苷酶的最适浓度为10mg／mL。     

短双歧杆菌α-D-半乳糖苷酶基因aga1在大肠杆菌中的高效表达

短双歧杆菌（Bifidobacterium breve 203）α_D_半乳糖苷酶基因(aga1)被克隆到大肠杆菌温度诱导表达质粒pBV220中,构建重组质粒pBVaga1,转入大肠杆菌进行温度诱导表达,得到的重组酶Aga1在大肠杆菌DH5α、DH10B和BL21中的比活分别为28.08、19.44和13.85U/mg, 均高于短双歧杆菌α_D_半乳糖苷酶的比活1.76U/mg。重组质粒pBVaga1在E. coli BL21中稳定性较好。重组酶Aga1蛋白亚基分子量约67kD,最适反应温度为45℃,酶在40℃以下稳定,60℃仅剩余约5%的酶活性,70℃时酶全部失活;最适反应pH为4.0～4.4,酶在pH 3.6～6.0范围内稳定;酶对p_硝基苯酚_α_半乳糖苷的Km＝1.43mmol/L,Vmax＝35.71μmol/(L·min),对蜜二糖的Km＝261mmol/L,Vmax＝63.69μmol/(L·min);酶在蜜二糖、棉子糖水解体系中不显示转糖基活性。结果说明Aga1与已经报道的一种短双歧杆菌的α_D_半乳糖苷酶不同,是新发现的一种短双歧杆菌的α_D_半乳糖苷酶。     

一种来源于Brachybacterium sp.DB5的α-半乳糖苷酶克隆及性质研究

α-半乳糖苷酶是一种有着巨大商业价值的工业酶制剂,在医药、食品和化工等行业有着广泛的应用。以来源于雪莲根部土壤的短状杆菌Brachybacterium sp.DB5为材料,从其基因组中扩增出一个α-半乳糖苷酶基因编码序列,经过测序及BLAST比对分析,证实该基因属于α-半乳糖苷酶。将其与p ET-30a(+)载体相连后在大肠杆菌中进行异源表达,经过诱导获得了此酶的胞外高效表达,粗酶液的活性为5.07 U/m L,经纯化后酶的活性达72.78 U/m L,酶学特性分析表明其最适p H为6.0,最适温度为40℃。此酶可用作动物饲料豆粕的添加剂,以提高饲料的利用率。     

黑颈鹤粪便分离菌Arthrobacter sp. GN14 的α-半乳糖苷酶基因克隆、表达与酶学特性

【目的】克隆高原唯一珍惜鹤类——黑颈鹤粪便分离菌Arthrobacter sp.GN14的α-半乳糖苷酶基因agaAGN14,并对该酶进行序列分析、系统发育分析和重组酶的酶学特性分析。【方法】利用简并PCR和GCTAIL-PCR方法获得agaAGN14全长,并对其氨基酸序列(AgaAGN14)进行比对和neighbor-joining系统发育树的构建。将agaAGN14重组到载体pET-28a(+)中并转化到Escherichia coli BL21(DE3)中异源表达。利用组氨酸标签纯化重组α-半乳糖苷酶rAgaAGN14并进行酶学性质分析。【结果】agaAGN14全长2109 bp,GC含量66.8%,编码702个氨基酸(77.5 kDa)。AgaAGN14与数据库中序列的最高一致性为53.7%,与其余胃肠道环境α-半乳糖苷酶的一致性<43%。系统发育分析将AgaAGN14聚于具有催化域KWD和SDXXDXXXR的α-半乳糖苷酶分支,与土壤微生物来源α-半乳糖苷酶距离相对较近,而与其余胃肠道环境α-半乳糖苷酶距离相对较远。rAgaAGN14可水解pNPG、棉籽糖、密二糖、水苏糖、菜粕和棉籽粕,表观最适pH为6.5,在pH 6.0-pH 9.0的范围内稳定并维持50%以上的酶活性。rAgaAGN14的表观最适温度为45℃,在10℃、20℃和37℃内稳定并分别具有约28%、30%和80%的酶活。在45℃pH 6.5条件下,rAgaAGN14对pNPG的Km、Vmax和kcat分别为0.41 mmol/L、18.28μmol/min/mg和25.36 s-1。rAgaAGN14受Ag+、Hg2+及SDS抑制,受K+、Ca2+、Mn2+、Fe3+、Ni2+、Cu2+和β-mercaptoethanol部分抑制,受Co2+、Pb2+、Zn2+、Mg2+、Na+和EDTA的影响较小。【结论】首次报道从黑颈鹤粪便中分离到Arthrobacter菌,并对该属细菌α-半乳糖苷酶进行序列分析、系统发育分析、异源表达和重组酶的酶学特性分析。rAgaAGN14序列较新颖,其酶学特性可能是同时适应黑颈鹤肠道环境和高原淡水湿地环境的结果。     

泰山土壤宏基因组DNA中耐热b-半乳糖苷酶基因的克隆、表达及性质

从泰山土壤宏基因组文库中发现可能的b-半乳糖苷酶基因pwtsA, 将其克隆到表达载体pET30a, 转化E. coli BL21(DE3)。工程菌在IPTG诱导下高效表达可溶性的重组蛋白PWTSA, 分子量为57 kD, 与预期大小一致。PWTSA能够水解ONPG产生o-硝基酚, 酶活力为13.6 U/mg, 确证了重组蛋白为b-半乳糖苷酶。PWTSA的最适反应温度在85°C ~95°C之间, 最适pH值为6.5, 对90°C左右的高温有很好的耐受力。在标准反应条件下, 酶作用于底物ONPG的米氏常数Km为0.83 mmol/L。     

泰山土壤宏基因组DNA中耐热β-半乳糖苷酶基因的克隆、表达及性质

从泰山土壤宏基因组文库中发现可能的β-半乳糖苷酶基因pwtsA,将其克隆到表达载体pET30a,转化E. coli BL21(DE3).工程菌在IPTG诱导下高效表达可溶性的重组蛋白PWTSA,分子量为57 kD,与预期大小一致.PWTSA能够水解ONPG产生o-硝基酚,酶活力为13.6 U/mg,确证了重组蛋白为β-半乳糖苷酶.PWTSA的最适反应温度在85℃-95℃之间,最适pH值为6.5,对90℃左右的高温有很好的耐受力.在标准反应条件下,酶作用于底物ONPG的米氏常数Km为0.83 mmol/L.     

微生物α-半乳糖苷酶的研究进展

α-半乳糖苷酶在多种生物内广泛存在,微生物是目前α-半乳糖苷酶的主要来源。微生物α-半乳糖苷酶可按照底物特异性或序列同源性分类,在古菌、细菌和真菌中均存在,其性质与来源和家族有关,催化机理大多为构型保留机制,目前主要应用于食品与饲料工业,还可用于生物质降解和医药领域。展望了微生物α-半乳糖苷酶的研究趋势。本文对相关研究者具有一定的参考意义。     

作用于种属差异性表位的细菌α-半乳糖苷酶(EmGalase)的鉴定和研究

对脑膜炎败血伊丽莎白金菌进行糖苷酶功能基因组分析发现,该菌存在一个GH27家族α-半乳糖苷酶基因。克隆该基因并表达蛋白后,利用人工合成的pNP底物研究其酶学性质,发现该酶具有α连接的半乳糖(α-galactose,α-Gal)底物特异性,酶反应pH为3.0~8.0,反应温度为4~45 ℃。用不同寡糖底物进一步确定,该酶能够酶切直链末端α-1,3、1,4、1,6Gal。在猪红细胞上进行的酶切实验显示,该酶能够高效清除存在于猪红细胞表面的末端Gal α 1-3Gal表位。末端α-半乳糖基化修饰在免疫与感染中发挥着重要的生物学作用,作用于种属差异性表位的细菌α-半乳糖苷酶的发现将为该领域的研究提供一个新的工具,为缓解异种输血中的超急性免疫排斥反应提供一种可能。     

B→O血型转变工具酶α-半乳糖苷酶cDNA克隆及表达

 α-半乳糖苷酶是实现 B→O血型转变、制备通用型血的关键工具酶 .利用反转录 PCR方法从中国海南 Catimor咖啡豆中克隆α-半乳糖苷酶 c DNA,插入嗜甲基酵母 P.pastoris分泌表达载体 p PIC9K中 ,转化 P.pastoris GS1 1 5,筛选高表达重组菌株 .经甲醇诱导表达 7d后 ,发酵液总蛋白分泌量约 1 .2 mg/ml,SDS- PAGE呈现约 41 k D特异表达带 ,与专一性底物对 -硝基 -苯基 -α- D-吡喃半乳糖苷反应证明 ,表达产物具有 α-半乳糖苷酶活性 ,最高达到 1 8U/ml.初步实验表明 ,表达的 α-半乳糖苷酶可酶解 B型红细胞 ,成功实现 B→O血型转变 .     

表达重组咖啡豆α-半乳糖苷酶的酵母工程菌的高密度发酵

用5 L发酵罐优化了重组咖啡豆α-半乳糖苷酶酵母工程菌pPIC9K-Gal/GS115(本室构建)的高密度发酵工艺.通过对发酵条件的优化,包括甘油补充量及补充时机、甲醇诱导量及诱导时机、溶氧控制、诱导时间等,重组咖啡豆α-半乳糖苷酶在毕赤酵母中得到了高效表达.利用所确定的最适条件进行发酵,菌体密度最终达到368 g/L以上,每批发酵液离心后可获得3.5 L的发酵上清,上清中的蛋白含量达到3 g/L以上,目的蛋白占上清总蛋白的50%以上,含量约为1.5 g/L,上清中α-半乳糖苷酶的活性维持在80 U/ml左右.确立工艺后又进行了3次发酵试验,证明了工艺的可行性和稳定性.为重组咖啡豆α-半乳糖苷酶在B→O血型改造和酶解大豆低聚糖方面的应用奠定了基础.     

重组α-半乳糖苷酶的制备工艺研究

α-半乳糖苷酶是B→O血型改造研究中的关键工具酶。在获得了可分泌表达α-半乳糖苷酶的基因工程毕赤酵母菌株的基础上,进行了工程菌株在5L发酵罐中的发酵。发酵液上清中α-半乳糖苷酶活性为80～150U／mL,蛋白浓度为3～4.5mg／mL,比活性约为20-30U／mg。发酵液采用超滤、阳离子交换层析、疏水层析和阴离子交换层析等纯化方法,建立起了规模化生产重组α-半乳糖苷酶的工艺。制备的重组酶纯度经鉴定达98％以上,符合新生物制品的纯度要求。制备的重组α-半乳糖苷酶可有效地将B型红细胞改造成O型红细胞,从而解决了应用此酶开展B→O血型改造研究的关键问题。     

根霉α-半乳糖苷酶的三相分离及其酶学性质

根霉Rhizopus sp. A01发酵豆渣产α-半乳糖苷酶,粗酶液依次经过三相分离、Sephadex G-100凝胶过滤获得了电泳纯的α-半乳糖苷酶,纯化了6.7倍,总酶活回收率达到46%;凝胶过滤和SDS-PAGE显示该酶为相对分子质量为87.6kDa的单体蛋白。该酶水解对硝基苯-α-D-吡喃半乳糖苷的最适pH值为5.0,最适温度为55℃,表观Km、kcat/Km分别为2.56mmol/L、47,400L/mol·s;能微弱水解蜜二糖和棉子糖,水解蜜二糖的速率是水解棉子糖速率的3.4倍;水解活性受多种     

嗜热子囊菌Thermoascus crustaceus JCM12803来源的低温α-淀粉酶功能验证及其适冷机制分析

【目的】挖掘新颖的低温α-淀粉酶基因资源,并对其适冷机制进行分析,可以加深我们对低温酶的认识并为酶分子改良提供科学依据。【方法】根据嗜热子囊菌(Thermoascus crustaceus) JCM12803全基因组序列信息,利用PCR的方法获得一个α-淀粉酶基因Tcamy,将其插入至表达载体pPIC9后,在巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris) GS115中异源表达,测定其酶学性质。同时采用氨基酸序列分析和同源建模的方法获得其三维结构,分别从蛋白序列-结构-功能层面上研究其适冷机制。【结果】Tc Amy是一个典型的低温α-淀粉酶,最适温度35°C,在0°C下保持有27%的活性。序列和结构分析表明该酶N-糖基化修饰程度低,Arg和Pro含量低而Gly含量高且二硫键和离子键较少。【结论】本研究获得了一个低温α-淀粉酶,低N-糖基化以及特殊的氨基酸组成和蛋白分子内作用力是其适应低温的根本原因。