启动子串联及改造提高FAD为辅基的葡萄糖脱氢酶在Bacillus subtilis中的表达

以黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)为辅基的葡萄糖脱氢酶(glucose dehydrogenase with FAD,FAD-GDH,EC 1.1.99.10),与辅基结合紧密,催化效率高,是临床检测血糖指标的新型诊断用酶。将Burkholderia cepacia的FAD-GDH基因(gdh)构建含单启动P_(HpaⅡ)的穿梭质粒p MA5-1,在蛋白酶缺陷型菌株Bacillus subtilis WB600中表达。为了获得该酶的高效表达,采用启动子串联及改造策略考察产酶情况。将4种启动子(P_(amyQ’),P_(43),P_(gsiB),P_(opuaa))分别与质粒上自带的启动子P_(HpaⅡ)串联,结果表明P_(HpaⅡ)-P_(amyQ’)串联组合获得的FAD-GDH胞内酶活最高,为2 497 U/L,是串联前单启动子的2.7倍。为了减少发酵过程中,葡萄糖和甘油对产酶的抑制作用,在串联组合的基础上删去P_(amyQ’)启动子中与碳代谢调控蛋白结合的cre位点,使胞内产酶水平提高至3 626 U/L,说明cre位点的去除能够减少碳代谢产物对启动子转录的抑制。本研究为新型诊断用酶FAD-GDH的菌种改造和工业化生产应用提供参考与借鉴。     

脯氨酸氨肽酶枯草芽孢杆菌分泌表达及特性表征

构建重组枯草芽孢杆菌大量分泌米曲霉脯氨酸氨肽酶,纯化后对其基本酶学性质进行表征。将脯氨酸氨肽酶cDNA序列从载体pMD19-pap上克隆后连接到载体pMA5上得到重组质粒,转化枯草芽孢杆菌WB600后进行分泌表达。通过在培养基中加入5%D-山梨醇和2 mmol/L CaCl2,胞外酶活由7.5 U/mL提高到36 U/mL。通过硫酸铵盐析、Hitrap Q和SuperdexTM75对重组脯氨酸氨肽酶进行了纯化,纯化后的比酶活为247.3 U/mg,纯化倍数达到8.8倍。该酶最适温度为50℃,最适pH为7.5,米氏常数Km和最大反应速率Vmax分别为0.171 mmol/L和55.99μmol/(L·min)。     

乙醛脱氢酶的克隆表达及其酶学性质

将Gene Bank中人源乙醛脱氢酶2的基因序列根据酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的密码子偏好性进行密码子优化后合成目的基因ALDH2,采用融合PCR技术,构建人源ALDH2基因的表达组件TRP1L-URA3-TPIp-ALDH2-TPIt-TRP1R。通过电转化的方法将基因表达组件通过同源重组整合到酿酒酵母W303-1A的基因组上,获得基因工程菌W303-ALDH2。工程菌发酵后的粗酶液经His TrapTMexcel亲和层析柱纯化获得重组ALDH2,其活性为20.70 U/mg;重组酶的相对分子质量是56 k Da;最适反应pH和温度分别为5.0和35℃;除Na+外,K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+均能不同程度地提高ALDH2的酶活。以乙醛为底物测得酶的Km值为0.908 mmol/L,最大反应速度Vmax为114.94 U/mg;以辅酶NAD+为底物测得酶的Km值为0.282 mmol/L,最大反应速度Vmax为58.82 U/mg。     

重组葡萄糖脱氢酶的酶学性质及其偶联辅酶再生

为解决生物催化氧化还原反应中辅酶循环问题,人工合成密码子优化后的嗜酸热源体Thermoplasma acidophilum葡萄糖脱氢酶基因Sygdh,于E.coli BL21(DE3)中表达,粗酶液经镍柱亲和层析获得纯化的重组葡萄糖脱氢酶SyGDH。SDS-PAGE显示相对分子质量为41.0 kDa。酶学性质分析表明:该酶的最适pH值为7.5,在pH 6.0~8.0稳定;最适反应温度为40℃,在55℃以下稳定;最适条件下其比活性达4.5 U/mg;Zn2+对其有明显激活作用;该酶对NADP+的亲和力大于NAD+且对大多数有机溶剂有良好的耐受性;对D-葡萄糖的Km和Vmax值分别为28.2 mmol/L和6.5 U/mg。在葡萄糖脱氢酶与羰基还原酶偶联构建的NADPH辅酶循环体系中,以4-氯乙酰乙酸乙酯为底物,羰基还原酶催化产物4-氯-3-羟基丁酸乙酯的产率为99.0%,是未添加葡萄糖脱氢酶时产物产率的3.11倍,表明重组SyGDH具有为生物催化氧化还原反应提供辅酶NADPH再生的能力。     

毛云芝菌固体发酵产漆酶的分离纯化及酶学性质

作者对毛云芝菌利用桑叶和麸皮固体发酵所产漆酶进行了分离纯化,并研究了纯化后漆酶的酶学性质。将毛云芝菌固体发酵漆酶粗提液通过离心、过滤、大孔树脂脱色、硫酸铵分级盐析、DEAE-Sepharose fast flow层析、Sephadex G-100凝胶过滤层析,结果得到电泳纯的漆酶,纯化倍数15.53,酶活回收率51.21%。用SDS-PAGE测得该酶相对分子质量62 600;该酶反应的最适温度为50℃,在柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中最适pH值为4.0,在醋酸缓冲液中最适pH值3.0;氧化ABTS的Km为0.093 mmol/L,对邻苯二酚的Km为3.71 mmol/L。     

猪脑乙酰胆碱酯酶的分离纯化和性质研究

通过离心、硫酸铵分级沉淀、DEAE-Sepharose和Superdex-200层析等步骤,从猪脑中获得电泳纯乙酰胆碱酯酶,该酶比活力和纯化倍数分别为2.05 U/mg和26.97,酶活回收率为11.95%;该酶分子质量为257.30 kD,亚基为66.94 kD;以碘化硫代乙酰胆碱为底物时,酶的最适反应温度为37 ℃,最适pH值为7.4,且在40 ℃以下,pH 6.0～8.0有较好的稳定性;最适底物浓度为4.0 mmol/L,Km为0.94 mmol/L。Ba2+和Zn2+对该酶有强烈的抑制作用,而低浓度Mg2+对该酶有激活作用。     

重组葡萄糖脱氢酶酶学性质研究

葡萄糖脱氢酶可用于高纯度低聚果糖和葡萄糖酸钙的生产，一种重组葡萄糖脱氢酶表达、纯化后，对该酶酶学性质进行了研究。最适反应pH值8．4，最适反应温度37℃，在温度低于45℃条件下，酶活力稳定性好。在最适温度和pH条件下，以葡萄糖为底物时葡萄糖脱氢酶的米氏常数Km=20．09mmol／L，以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）为底物时的米氏常数Km=0．10mmol／L。     

大肠杆菌苹果酸脱氢酶基因mdh的克隆、高效表达及酶学性质

以大肠杆菌基因组DNA为模板,扩增得到苹果酸脱氢酶(mdh)编码基因mdh,构建了重组菌pET-28a-mdh/BL21并成功表达了mdh,大小约36 000。选用Ni柱亲和层析法纯化具有活性的苹果酸脱氢酶(mdh),纯化后比酶活达到112.5 U/mg,纯化倍数达2.62倍,回收率为59%。并对该酶的酶学性质进行了初步研究,其中反应最适pH值为6.0,在pH值2.0~6.0范围内稳定;反应最适温度为37℃,在42℃以下酶的稳定性较好。K+对酶有明显的激活作用,Cu2+对酶有抑制作用,Hg2+和Zn2+对酶有很强的抑制作用。醇类对酶的活力影响不大,丙三醇可显著提高酶的热稳定性。酶动力学参数以草酰乙酸为底物的Km为0.235 mmol/L,Vmax为0.47μmol/(L.min)。     

重组大肠杆菌BL21（DE3）-pET28a（＋）-bgl诱导表达β-葡聚糖酶的条件优化

研究自行构建的产β-葡聚糖酶的工程菌E.coli BL21(DE3)-pET28a(+)-bgl在LB培养基中的生长特性,考察种子液的菌龄、培养基起始pH、接种量及诱导起始时发酵液菌浓度等对β-葡聚糖酶产生水平的影响;通过正交试验确定诱导剂IPTG及乳糖添加量、诱导温度及诱导剂作用时间.结果表明:培养基起始pH 7.0,对数生长中期的种子液(OD600为0.35)以接种量(体积分数)10%接入摇瓶发酵培养,37 ℃,200 r/min培养约3 h,菌液OD值达到1.0左右,添加终浓度分别为0.033 6 mmol/L的IPTG及10 mmol/L乳糖,24℃诱导6 h,发酵液清液中酶活达到最高(336.33 U/mL),菌体生长量为1.12 g/L,发酵液中总酶活达到459.32 U/mL,是原始菌株在相同条件下所产酶活的6.62倍.采用优化培养条件及诱导剂作用条件,重组菌在TB培养基中酶活水平进一步提高,诱导剂作用10 h,发酵清液中酶活为1 090.31 U/mL,总酶活1 570.83 U/mL,是原始菌在该条件下酶活的19.73倍,显示出重组菌具有广阔的工业化应用前景.     

共表达磷脂酶C促进葡萄糖异构酶在大肠杆菌中的胞外表达

磷脂酶C(PLC)能够水解细胞膜主要成分磷脂,使细胞膜通透性增强,从而能够释放出胞内物质。作者构建了PLC与天然胞内定位蛋白葡萄糖异构酶(GI)共表达的重组大肠杆菌,摇瓶发酵胞外上清液中GIC酶活达到3.4 U/m L,占胞外和胞内总酶活的93%,表明GIC成功实现了胞外表达。将胞外上清液中的GIC进行分离纯化和酶学定性,发现其比活为12.1 U/mg,最适反应温度为80℃,最适pH为10,均与对照菌单独表达的GIO性质基本一致。在此基础上,对上述重组菌进行3 L发酵罐培养,发酵周期为24 h,酶活达到17.7 U/m L,表明其良好的工业化放大生产前景。     

热带假丝酵母木糖还原酶的酶学性质研究

研究了从热带假丝酵母(Candida tropicalis)菌体中获得的木糖还原酶(XR)的酶学性质。实验结果证实,C.tropicalis的细胞浆粗提液经盐析、透析及阴离子交换柱层析后得到的酶液中木糖还原酶比酶活为9·3U/mg、最适酶反应pH为6·0、最适反应温度为35℃;以木糖为底物时,Km·Xyl为64·8mmol/L、Km·N·X为0·0622mmol/L;以阿拉伯糖为底物时,Km·Ara为172mmol/L、Km·N·A为0·0375mmol/L。Zn2+是木糖还原酶的激活剂,Fe3+为抑制剂。固定木糖为反应底物,分别以NADPH及NADH为辅酶测定酶活,实验结果显示该菌体中木糖还原酶的活性主要依赖于辅酶NADPH。     

苏云金芽孢杆菌精氨酸酶的纯化及酶学性质研究

从L-精氨酸诱导的苏云金芽孢杆菌SK20.001中分离纯化出SDS-PAGE电泳纯的精氨酸酶[EC3.5.3.1]。纯化酶的比活力为589.2U/mg,纯化过程酶的回收率为22.4%。酶经过聚丙烯酰胺凝胶电泳得到亚基的相对分子量约31000u。该酶的最适pH为9.8,最适温度为40℃,并且Mn2+显示出对酶有最强的激活作用。通过Lineweaver-Burk双倒数作图得到的精氨酸酶Km为15.2mmol/L。     

杂优-2平菇漆酶的分离纯化及酶学性质

将杂优-2平菇菌丝进行液体培养,发酵液经硫酸铵分级沉淀、DEAE（diethylaminoethyl）-Sepharose fastflow层析和Superdex-200 prep grade层析等方法纯化,获得了电泳纯的杂优-2平菇漆酶,并对纯化的漆酶进行了部分酶学性质研究。结果显示,杂优-2平菇漆酶比活力为115 U/mg,分子质量约为244.0 kD,亚基分子质量约为85.6 kD。最适反应pH值和最适反应温度分别为5.0和55 ℃,在pH 6.0～8.0及40～55 ℃范围内稳定性较好;最适条件下,以2,2’-联氮-二（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）为底物的Km值为2.1 mmol/L,最大反应速率（vmax）为0.117 μmol/（min·L）。Fe2＋、抗坏血酸对该酶活性具有完全抑制作用,乙二胺四乙酸、Ag＋、Mg2＋、Li＋对该酶活性影响较小;草酸、甲醇、正丁醇、K＋、Ca2＋、Ba2＋、Zn2＋、Cd2＋、Pb2＋、Mn2＋、Co2＋对该酶活性有不同程度的抑制作用;Cu2＋激活作用不明显;尿素、乙醇、异丙醇对该酶活性具有激活作用。     

黑曲霉H1-9b 葡萄糖氧化酶的分离纯化及部分性质研究

采用研磨法破碎黑曲霉H1-9b 菌丝体,经pH5.7 磷酸缓冲液抽提获得粗酶液,粗酶液经DEAE-Sepharose离子交换层析和Superdex-200 凝胶过滤层析,得到葡萄糖氧化酶纯品。该酶的比活力为30569.7U/mg,回收率为30.2%,提纯倍数为41.4 倍,分子质量为94.1kD,为单亚基酶。该酶最适温度为37℃,最适pH 值为5.7,在30～40℃温度范围内稳定性较好,在pH4.0～8.0 范围内活性稳定。以不同浓度葡萄糖为底物在最适条件下测得该酶K_m 值为30.69mmol/L,V_max 为21.88μmol/L。Ag^+、Cu²⁺、Zn²⁺ 对该酶活性有较大抑制作用。结果表明,该酶稳定性较好,有一定的应用价值。     

青蒿多酚氧化酶的酶学特性研究

以新鲜青蒿为材料,考察不同温度、pH值、底物浓度、激活剂、抑制剂对青蒿多酚氧化酶（polyphenoloxidase,PPO）活性的影响。结果表明：温度和pH值对酶活性的影响均存在一个最适值,分别为40 ℃和6.8;在一定底物浓度范围内,酶促反应速率随底物浓度的增加而增大,其米氏常数（Km）为0.015 4 mol/L,最大反应速率（Vmax）为125 U/min;MgC12、SDS对青蒿PPO活性有一定激活作用,当MgC12浓度为0.9 mmol/L、SDS浓度为8 mmol/L时,青蒿PPO活性分别高出对照组30.3%和45.3%;当VC质量浓度为0.03 g/L、柠檬酸质量浓度为1.2 g/L、PVP质量浓度为20 g/L时抑制率分别为70.4%、83.7%、77.6%;NaHSO3在0.01～0.08 mmol/L的浓度范围内对青蒿PPO抑制作用缓慢上升。     

韭菜过氧化物酶的分离纯化及性质

经匀浆、抽提、硫酸铵分级沉淀、CM-Sepharose 离子交换层析、Superdex-200凝胶过滤层析,获得电泳纯的韭菜过氧化物酶(POD)。该酶比活力达到14031.41U/mg,纯化倍数为102.96,回收率为10.85%。该酶分子质量约为28.4kD,最适温度40℃、最适pH值为4.6。该酶在20～40℃以及pH 4.0～8.0有较好的稳定性,在最适条件下测得其Km值为18.15mmol/L。低浓度草酸、Zn2+、Mg2+等对该酶有较强激活作用;甲醇、乙醇、异丙醇、SDS、抗坏血酸(AsA)以及Mn2+、Fe3+等对该酶有较强的抑制作用。     

木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质

研究了木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质。以缓冲液从木薯块根中获得粗提酶液,粗酶酶活力为9.37 U/g木薯干重;再分别通过丙酮沉淀、离子交换层析和凝胶过滤层析进行纯化,β-葡萄糖苷酶酶活力为1.14 U/g木薯干重,经纯化β-葡萄糖苷酶纯度提高了14.62倍,总活力回收率为12.14%,电泳测得其分子量约70 kDa。该酶米氏常数K_m为3.60 mmol/L,V_max为12.36μmol/(min·mg protein);其最适pH为7.0,pH在6.0～8.0之间有较好的稳定性;在40℃以内有良好稳定性,在4℃存放30 d酶活力剩余81.78%。Mn²⁺和K⁺对酶有一定的促进作用,Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Na⁺、尿素和SDS对酶没有显著影响(P>0.05),而Fe³⁺、F...     

耐高温β-半乳糖苷酶的分离纯化与酶学性质分析

为从嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)XG24 发酵液中纯化到β- 半乳糖苷酶,并对酶学性质进行研究,利用硫酸铵分级盐析、DEAE-Sepharose Fast Flow 阴离子交换层析和Sephadex G-75 分子筛凝胶过滤层析等方法进行分离纯化。结果表明：经过系列步骤纯化后,酶纯度提高了54.5 倍,回收率20.4%,酶比活力达32.7U/mg。以邻- 硝基酚-D- 半乳糖吡喃糖苷(ONPG)为底物,研究β- 半乳糖苷酶的酶学性质。最适pH6.5,最适作用温度65℃。此菌株产β- 半乳糖苷酶在70℃以下和pH4.0～8.0 范围内具有较好的稳定性;Mg2+、Mn2+、Fe2+和Co2+ 对此酶有明显激活作用,而Cu2+、Ag+、Hg2+ 几乎完全抑制酶活性。以ONPG 为底物酶的Km 值为4.32mmol/L。SDS-PAGE 和凝胶过滤层析测得酶蛋白为单肽链蛋白,表观分子质量64kD。因此,嗜热脂肪芽孢杆菌XG24 β- 半乳糖苷酶在乳制品工业中具有潜在的应用价值。     

褐藻胶裂解酶基因在大肠杆菌中的表达及其酶学性质

作者从蜡样芽孢杆菌F1-5-10中提取DNA,通过PCR克隆得到褐藻胶裂解酶基因后,将其构建到pET-30a(+)上并在大肠杆菌BL21菌株中进行高效诱导表达,继而对纯化得到的褐藻胶裂解酶蛋白进行活性检测和酶学特性研究。实验结果表明:PCR扩增出1035bp大小的褐藻胶裂解酶基因algl(GenBank登录号:GU585575),SDS-PAGE电泳结果显示出相对分子质量约为45 000的特异性蛋白质条带。表达条件优化实验结果表明0.4mmol/L浓度的IPTG 32℃诱导4h重组蛋白的表达量最高,约占菌体总蛋白质质量的36%。测定褐藻胶裂解酶酶活性,酶活力为11.7U/mg。酶学性质研究表明:ALGL的酶活最适温度为35℃,热稳定性较差,最适pH值为6.6,Ca2+、Mg2对酶活有激活作用,ALGL催化褐藻胶的Km值为1.89mg/mL,Vmax为15.01U/mL。