组成型分泌表达蛋白酶的重组粪肠球菌的构建及应用

为构建组成型分泌表达蛋白酶Ker的重组粪肠球菌,采用豆粕固态发酵实验并评估其应用效果。以重组质粒pSIP401-kerhds为基础框架,向其中引入组成型启动子p10和高效分泌信号肽S6,构建重组载体pSIP401Z-s6-kerhds。采用电击转化方法将该重组载体转入具有益生特性的粪肠球菌EXW27来构建重组粪肠球菌。重组粪肠球菌的胞外蛋白酶的比酶活力为125.37 U/mL。重组蛋白酶Ker的最适反应温度为40℃,在pH 5.0~10.0范围内具有较高的相对酶活力和稳定性,并对胆盐溶液具有较好的耐受性,可适用于动物肠道环境。豆粕固态发酵实验表明,与粪肠球菌EXW27相比,重组粪肠球菌可以更有效降解豆粕中蛋白质。该研究构建了既具有益生特性又具有蛋白酶活性的重组粪肠球菌,为开发新型微生态制剂奠定了基础。     

极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA在枯草芽孢杆菌中的高效分泌表达

为探索极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis WB600）中的高效分泌表达条件,对来源于枯草芽孢杆菌的9?种Sec分泌途径信号肽进行筛选,结果显示信号肽YfkN的引导分泌效率最高。在此基础上,为进一步优化PFA的分泌表达,对信号肽YfkN的Ile3和Gln4进行饱和突变,并比较不同突变体的引导分泌效率。结果表明突变体I3G/Q4R的引导分泌效率最高,重组枯草芽孢杆菌的胞外α-淀粉酶活力高达715?U/mL。重组α-淀粉酶PFA的最适反应pH值为5.0,最适反应温度为100?℃,于100?℃的半衰期长达13?h,并且不依赖于Ca2＋。结果表明,采用信号肽I3G/Q4R,极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA能够在枯草芽孢杆菌中高效分泌表达,这有利于其在淀粉液化工艺中的应用。     

嗜热酸性普鲁兰水解酶Ⅲ的高效分泌表达及其酶学性质

本文探索了嗜热酸性普鲁兰水解酶Ⅲ Tk-PUL在枯草芽孢杆菌表达系统中的高效分泌表达条件,并对重组Tk-PUL的酶学性质进行了初步研究。通过构建Tk-PUL分泌表达信号肽筛选库,并结合高通量筛选方法,确定引导Tk-PUL在枯草芽孢杆菌中高效分泌表达的信号肽。结果表明,在信号肽AmyE的引导下,重组Tk-PUL在枯草芽孢杆菌表达系统中高效分泌表达。Tk-PUL属于单结构域双功能酶,同时具有α-淀粉酶活性和普鲁兰酶活性。重组Tk-PUL的α-淀粉酶活性的最适反应pH为4.5,最适反应温度为100℃,对应的绝对酶活为54.08 U/mg,于100℃的半衰期约为2 h。重组Tk-PUL的普鲁兰酶活性的最适反应pH为4.5,最适反应温度为100℃,对应的绝对酶活为110.39 U/mg,于100℃的半衰期约为2 h。本研究为Tk-PUL在淀粉酶法制糖工业中的应用奠定了基础。     

植酸酶YiAPPA在粪肠球菌中的高效组成型表达研究

旨在获得强组成型启动子来实现植酸酶YiAPPA在粪肠球菌EXW27中的高效组成型表达。本研究通过对比分析粪肠球菌中16S rRNA的启动子序列,将启动子中非保守区域替换为随机化序列,获得随机的人工启动子序列。然后利用大肠杆菌-乳酸菌穿梭质粒pSIP409中酶切位点构建人工启动子文库,并结合植酸酶活性的高通量筛选技术,筛选获得启动YiAPPA在粪肠球菌EXW27中高效组成型表达的强组成型启动子,实现YiAPPA在粪肠球菌EXW27中成功表达,并研究重组YiAPPA的酶学性质。结果表明,在组成型启动子p10的控制下,重组YiAPPA在粪肠球菌EXW27中成功表达,其表达量约占细胞内蛋白总量的15%。重组YiAPPA的最适反应pH为4.5,在pH1.0~10.0的范围内具有优良的pH稳定性,于55 ℃的绝对酶活高达3900 U/mg。本研究构建了既具有益生特性又具有植酸酶活性的转基因粪肠球菌,为研制新型转基因微生态制剂奠定了基础。     

嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy的C末端结构域功能及生淀粉结合位点分析

为确定嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy中参与生淀粉结合的结构区域,对Gt-amy的C末端结构域(C-terminal domain,CTD)进行缺失突变,并比较Gt-amy及CTD缺失突变体Gt-amy-T的酶学性质。在与Gt-amy相同的条件下,Gt-amy-T不能结合和降解玉米淀粉,CTD可有效结合玉米淀粉。以可溶性淀粉为底物,Gt-amy-T的kcat值约为Gt-amy的77.9%。CTD的系统进化关系分析显示CTD不是典型的淀粉结合结构域,但是本研究证实CTD属于生淀粉结合结构域,在Gt-amy结合并降解生淀粉中发挥重要作用,并且CTD有利于Gt-amy发挥可溶性淀粉酶活力。此外,本研究将CTD中Tyr残基定点突变为Ala残基,通过比较CTD与突变体的玉米淀粉结合能力以及Gt-amy与Gt-amy W501A/W514A的玉米淀粉结合率和降解率,确定CTD中W501和W514可能是生淀粉结合位点。     

嗜热古菌高温酸性淀粉酶基因合成和大肠杆菌中的表达

BD5088是来源于1种嗜热球菌Thermococcus sp.的高温酸性α-淀粉酶的人工突变体,研究中根据BD5088基因的氨基酸序列,经密码子优化,用2步PCR法合成去信号肽后的成熟肽基因。该基因全长1311bp,由436个氨基酸组成。现将其克隆到大肠杆菌的表达载体pET30a上,在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,表达出的目的蛋白分子量约为48ku,大小与理论值一致,经过Ni+树脂纯化,得到纯化后的重组酶BD5088。重组α-淀粉酶BD5088具有α-淀粉酶的活性,最适反应温度范围为70～85°C,最适反应pH值为5.6～6.0,在100℃下酶活性半衰期约30min。活性不依赖于Ca2+。本研究为该基因在毕赤酵母中的表达和基因的定向进化改造打下了基础。     

嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy中结构域C的环化重排及其对Gt-amy催化性能的影响

为确定嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy中结构域C对其催化性能的影响,本研究采用基于蛋白质分子结构的环化重排方法对Gt-amy的结构域C进行分子改造,获得Gt-amy环化重排突变体,并比较了突变体的生淀粉吸附率、生淀粉降解率、酶比活力以及动力学常数。与Gt-amy相比,生淀粉吸附能力提高的Gt-amy环化重排突变体,其生淀粉降解能力也得到提高;生淀粉吸附能力降低的Gt-amy环化重排突变体,其生淀粉降解能力也降低。即Gt-amy的生淀粉降解能力和生淀粉吸附能力之间存在正相关性。其中,环化重排突变体Gt-amy-S498的生淀粉吸附率由78.86%提高至93.14%,生淀粉降解率由65.80%提高至90.93%。本研究证实环化重排突变可以作为一种工程学手段改变蛋白质的结构与功能,为提高酶类蛋白质的催化性能提供了思路。     

中温α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的高效表达及其发酵条件优化

以枯草芽孢杆菌为表达系统,以中温α-淀粉酶为目标蛋白,研究了启动子和信号肽对外源蛋白表达分泌的影响。分别选取了4种启动子以及8种信号肽来进行筛选,结果表明,启动子PApr E的强度最高,信号肽SPnpr E的分泌效率最好。针对重组菌株1A751Q31进行系统的发酵优化,在72 h发酵液中α-淀粉酶酶活达到380U/m L。在7.5 L发酵罐中进行放大实验,发酵液中α-淀粉酶酶活最高达到853 U/m L。以上研究表明,α-淀粉酶适合在枯草芽孢杆菌中进行表达,同时表明枯草芽孢杆菌是良好的异源蛋白表达系统。     

嗜糖假单胞菌麦芽四糖淀粉酶的枯草芽孢杆菌表达及酶学性质分析

麦芽四糖淀粉酶是淀粉酶中第3种外切型酶,可以顺序地从淀粉非还原性末端依次切割第4个α-1,4糖苷键,产物为麦芽四糖,广泛应用于食品、医疗保健等领域。该研究采用含有P43启动子和SacB信号肽的pWB980枯草芽孢杆菌表达载体,连接嗜糖假单胞菌来源的麦芽四糖淀粉酶基因,获得了重组菌pWB980-G4/1A747,实现了麦芽四糖淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的外分泌表达,并具有生物学活性。对表达产物进行酶学性质分析,结果表明麦芽四糖淀粉酶可广泛作用于7种不同来源的淀粉,生成单一产物麦芽四糖。最适反应温度为50℃,最适pH为7.0。进一步对pWB980-G4/1A747菌株进行发酵条件优化,得到其最佳活化时间为5 h,接种量为5%(v/v),通气量为20 mL/150 mL,培养时间为24 h,培养温度为37℃。     

皱褶假丝酵母脂肪酶CRL1在毕赤酵母中的高效表达及其催化合成维生素E醋酸酯

本研究将经密码子优化的皱褶假丝酵母脂肪酶(Candida rugosa lipase) CRL1基因克隆到毕赤酵母分泌型表达载体pHKA,构建得到重组菌株GS115/pHKA-CRL1;经摇瓶发酵并结合甲醇诱导120 h处理,该菌株对底物对硝基苯酚丁酯(p NPB)的水解活力达到39.73 U/mL。通过对AOX1启动子和α分泌信号肽同时进行改造,进一步获得重组菌株GS115/pHKA-AOX1m/αm-CRL1,其脂肪酶活力提高达到63.63 U/mL。发酵液上清液经超滤浓缩、硫酸铵沉淀后,再经脱盐和阴离子交换层析处理,获得纯化的重组CRL1。该纯化工艺的纯化倍数为5.41倍,回收率为33.81%。而纯化重组CRL1的比酶活为984.5U/mg。重组CRL1的最适温度为40℃,最适pH为7.5;经40℃保温6 h,仍保留52.99%的相对活力;在偏酸性环境中较为稳定。以摇瓶发酵、真空冷冻干燥后的重组CRL1为催化剂,在无溶剂体系中催化合成维生素E醋酸酯,在最适反应条件下(200 mg D-α-生育酚、1 mL乙酸酐、100 mg CRL1、反应温度60℃、转速200 r/min、反应时间9 h),D-α-生育酚的转化率在97.00%以上。     

α-淀粉酶的耐酸性改造及在枯草芽孢杆菌中的分泌表达

α-淀粉酶基因经改造后,克隆到穿梭质粒pBE2中。在α-淀粉酶基因的上游连接枯草芽孢杆菌sacB基因的启动子-信号肽序列(sacR),构建了含突变α-淀粉酶基因的分泌型诱导表达载体pBSAT,转化蛋白酶三缺陷枯草芽孢杆菌菌株DB403。含有pBSAT的菌株可将突变α-淀粉酶分泌到胞外,表明sacB基因的启动子-信号肽序列(sacR)能很好的将枯草芽孢杆菌中的重组α-淀粉酶引导到胞外,完成分泌表达。分泌的α-淀粉酶具有较高的耐酸性及生物学活性。     

樟绒枝霉α-淀粉酶在毕赤酵母中的高效表达及在麦芽糖浆制备中的作用

从嗜热真菌樟绒枝霉(Malbranchea cinnamomea)中克隆α-淀粉酶基因McAmyA,并在毕赤酵母GS115中高效表达,经高密度发酵至168 h时,胞外酶活力达到13 440. 6 U/mL。重组α-淀粉酶McAmyA粗酶液经QSFF强阴离子交换层析纯化得到电泳级纯酶,比酶活力为1 230. 2 U/mg。酶学性质研究表明,重组α-淀粉酶McAmyA的最适pH和最适温度分别是6. 5和65℃。以淀粉液化液为底物,在温度60℃,加酶量120 U/g,水解24 h的条件下,重组α-淀粉酶McAmyA水解液化液,制备得到麦芽糖含量为50. 0%(质量分数)的麦芽糖浆。该真菌α-淀粉酶在毕赤酵母中表达水平高,具有很大的应用潜力。     

古细菌Pyrococcus furiosus高嗜热α-淀粉酶基因在大肠杆菌中的分泌表达

该文将大肠杆菌表达载体pKK223—3中含tac启动子的片段以BamH I、EcoR I酶切后接入表达载体pET28a中，构建成新的表达载体pE tac，通过PCR扩增获得p.furiosus胞外α-淀粉酶完整结构基因，接入PEtac中，转化大肠杆菌JM109。在IPTG诱导下，转化子周质中能测出明显酶活，证明Pyrococcus furiosus的胞外α-淀粉酶能在自身信号肽引导下分泌到大肠杆菌细胞周质中。重组酶最适pH为4．5，最适温度为95℃，重组酶经121℃保温1h，酶活仍能保持50%以上，性质与由p.furiosus自身分泌的胞外α-淀粉酶相似。     

高效利用棉籽糖菌种的筛选及酶学性质研究

为筛选出可高效利用棉籽糖的菌种并对其酶学性质进行研究,采用高效液相色谱法测定了棉籽糖含量,平板计数法测定菌种生长量,p NPG法测定α-半乳糖苷酶酶活。结果显示,该实验筛选出屎肠球菌、粪肠球菌和凝结芽孢杆菌3株可以高效利用棉籽糖的菌种,发酵后培养基中棉籽糖剩余含量分别为0、0. 36%和1. 05%(质量分数)。屎肠球菌α-半乳糖苷酶最适p H值为5,最适温度为45℃。粪肠球菌α-半乳糖苷酶最适p H为5,最适温度为50℃。凝结芽孢杆菌α-半乳糖苷酶最适p H为8,最适温度为45℃。所产α-半乳糖苷酶具有较为稳定的酶学性质,可为今后饲料和食品中棉籽糖的去除提供研究方向。     

黄曲霉寡聚-1,6-葡萄糖苷酶基因的克隆及其在工业酿酒酵母CICC1346中的表达

通过重叠延伸PCR(gene splicing by overlap extension,SOE-PCR)扩增黄曲霉寡聚-1,6-葡萄糖苷酶基因和酿酒酵母α-信号肽序列,定向重组到整合型表达载体pδRCMB中,并在CICC1346中实现分泌表达;然后通过同源建模、利用分子模拟软件Discovery Studio 4.1分析其蛋白结构,以对硝基苯-α-D-葡萄糖吡喃苷(pNPG)为底物,建立并确定酶活反应条件,并进行纯化、酶学性质分析;将密码子优化后序列在CICC1346中实现分泌表达,利用淀粉进行共发酵实验。结果显示:重组酶突变后相对野生型蛋白结构无影响。SDS-PAGE分析重组重组酶大小约为70 kDa;优化后最高酶活达到0.69 U/m L,重组酶最适pH为6.5,在pH4.5.0~7.0维持90%以上的酶活;最适温度为40℃,在30~40℃维持接近100%的酶活;受Cu~(2+)和Mn~(2+)严格抑制;寡聚-1,6-葡萄糖苷酶与α-淀粉酶及糖化酶协同利用淀粉产乙醇,提高淀粉水解效率。这是首次报道黄曲霉的寡聚-1,6-葡萄糖苷酶基因在酿酒酵母整合型分泌表达。     

丹参内生真菌产生淀粉酶菌株的筛选鉴定及酶学性质分析

目的:从丹参内生真菌中筛选耐热性强的酸性生淀粉酶菌株,并对其酶学性质进行初步研究。方法:以50株丹参内生真菌作为筛选对象,通过淀粉固体培养基初筛、液体发酵复筛,筛选产生淀粉酶活力较高的菌株;通过形态学观察和ITS序列分析对产酶菌株进行鉴定。结果:从50株丹参内生真菌中,筛选出5株产生淀粉酶活力较高的菌株,其中菌株ZDH2-2-1-1为产淀粉酶活性最强的菌株,酶活力达到117.63 U/m L,经鉴定为互隔链格孢(Alternaria alternata)。该淀粉酶最适p H为4.0,最适反应温度为55℃,具有较好的热稳定性和p H稳定性,对生淀粉具有广谱的降解能力。通过薄层层析发现,ZDH2-2-1-1所产淀粉酶的酶解产物为葡萄糖。结论:丹参内生真菌能产生高活性的耐热性酸性生淀粉酶,在生淀粉深加工中具有极大的开发潜力。     

酸性生淀粉酶产生菌的筛选及酶学性质研究

酸性生淀粉酶在淀粉制糖中具有重要的开发价值.本实验从醋厂醋渣、淀粉厂排污口泥土分离到酸性条件下α-淀粉酶活力较高的三株菌,其中B-5所产α-淀粉酶最适pH为5.0,为酸性α-淀粉酶.对三株菌粗酶液降解生淀粉的能力进行比较,可知B-5、B-1降解生淀粉能力较强,而B-6虽然有较高的á-淀粉酶活力,但其生淀粉降解能力却较低,粗酶液降解后的生淀粉电镜图片也说明了此结果.     

酸性α-淀粉酶生产菌株的筛选和酶的纯化及酶的性质研究

从土壤中筛选得到一产酸性α-淀粉酶的野生青霉菌株，对其所产酸性α-淀粉酶进行分离纯化，该酶反应的最适pH值为4.4，最适温度为60℃，分子量约为85kD。薄层层析结果表明该酶水解淀粉生成糊精和多种低聚糖。     

黑曲霉酸性α-淀粉酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

以黑曲霉Aspergillus niger基因组DNA为模板,PCR扩增出酸性α-淀粉酶的结构基因,将此基因插入载体pPIC9K,重组质粒pPIC9K-asAA转化毕赤酵母SMD1168,并通过G418平板培养基筛选高拷贝转化子。在酵母α-Factor及AOX1基因启动子和终止信号的调控下,酸性α-淀粉酶大量表达并分泌到胞外,该酶的表达受甲醇的严格调控和诱导,摇瓶培养中,2%甲醇诱导培养168h后酶活力达到最大值2838U/mL。SDS-PAGE结果显示该重组酶的分子质量为58kD。该酶的最适反应pH值为4.0,在pH3.0～6.0之间酶活力基本保持稳定,最适反应温度为70℃,在工业生产常用温度50℃条件下,该酶能够长时间保持稳定,并具有较高的酶活力。重组毕赤酵母遗传稳定性良好。     

定点突变提高极端嗜热α-淀粉酶ApkA的高温活性和热稳定性

极端嗜热α-淀粉酶具有优良的高温活性和热稳定性,因此在淀粉液化工艺中具有巨大的应用潜力,并且其高温适应性机制研究可以为构建耐高温α-淀粉酶提供理论依据和设计思路。通过分析来源于极端嗜热古生菌Thermococcus kodakarensis KOD1的α-淀粉酶Apk A的氨基酸序列,构建缺失信号肽突变体ApkAds和单点突变体ApkAdsA180K。酶学性质分析表明,与ApkAds相比,突变体ApkAdsA180K的高温活性和热稳定性明显提高。其中ApkAds的最适反应温度为90℃,对应的酶比活力为2 946.75 U/mg;突变体ApkAdsA180K的最适反应温度为100℃,对应的酶比活力为4 501.08 U/mg。ApkAds于90℃的半衰期约为5 h,突变体ApkAdsA180K于90℃的半衰期约为7 h。通过同源模建得到的蛋白质三级结构显示,突变体ApkAdsA180K中氨基酸残基K180与D212间形成离子键。本研究结果表明ApkAdsA180K中K180与D212间离子键有利于其维持其高温活性和热稳定性。