白地霉脂肪酶在毕赤酵母表面展示

将白地霉脂肪酶基因N端与酿酒酵母FLO絮凝结构域序列融合,构建成脂肪酶毕赤酵母表面展示载体并转化毕赤酵母GS115。免疫荧光检测证实脂肪酶已展示于毕赤酵母细胞表面。甲醇诱导96 h后展示酶活性达到81 U/g干细胞,酶的热稳定性较游离酶有较大提高,50℃孵育4 h后酶活仍保持初始酶活70%以上。     

利用α凝集素在毕赤酵母表面展示脂肪酶

目的:将南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)通过α凝集素3’末端功能区域展示在毕赤酵母表面。方法:采用PCR方法扩增得到CALB成熟肽编码基因,将其连接到α凝集素3’末端的上游再与穿梭载体pPIC9K连接,构建表面展示载体p KNS-CALB。检测其水解活力和相关酶学性质。结果:展示CALB的毕赤酵母在甲醇的诱导下,表现出水解活性,最高可达382 U/g干细胞。对展示CALB的酶学性质研究表明:其最适温度为45℃,最适pH为8.0,60℃水浴4 h后残留酶活力高于最大酶活力的50%,其水解对硝基苯酚丁酸酯的酶活力最高。结论:利用α凝集素成功将CALB展示于毕赤酵母表面,酶活力有较大提高。     

南极假丝酵母脂肪酶B的酿酒酵母表面展示及其催化己酸乙酯的合成

从南极假丝酵母(Candida antarctica)基因组克隆得到南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica Lipase B, CALB)全基因片段, 利用连接肽celA Linker将CALB与酿酒酵母细胞表面展示蛋白a-凝集素的C端连接融合, 构建表面展示载体pICAS-celAL-CALB, 转化酵母后获得重组酵母菌Saccharomyces cerevisiae pICAS-celAL-CALB。该重组酵母菌经葡萄糖诱导表达及分析, 表明CALB已在酿酒酵母细胞表面成功展示, 水解活力达26.26 u/(g·dry cell)。重组酵母菌经冻干能有效地实现在非水相中全细胞催化己酸和乙醇酯化合成己酸乙酯。反应物己酸与乙醇的摩尔比为1:1.25, 己酸乙酯的产率为98.0%, 具有较好的操作稳定性。     

南极假丝酵母脂肪酶B的酿酒酵母表面展示及其催化己酸乙酯的合成

从南极假丝酵母(Candida antarctica)基因组克隆得到南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica Lipase B, CALB)全基因片段, 利用连接肽celA Linker将CALB与酿酒酵母细胞表面展示蛋白a-凝集素的C端连接融合, 构建表面展示载体pICAS-celAL-CALB, 转化酵母后获得重组酵母菌Saccharomyces cerevisiae pICAS-celAL-CALB。该重组酵母菌经葡萄糖诱导表达及分析, 表明CALB已在酿酒酵母细胞表面成功展示, 水解活力达26.26 u/(g·dry cell)。重组酵母菌经冻干能有效地实现在非水相中全细胞催化己酸和乙醇酯化合成己酸乙酯。反应物己酸与乙醇的摩尔比为1:1.25, 己酸乙酯的产率为98.0%, 具有较好的操作稳定性。     

高效絮凝素毕赤酵母表面展示系统的构建

为了获得高效的脂肪酶毕赤酵母表面展示系统,利用来自酿酒酵母絮凝素蛋白Flo1的N端874个氨基酸残基(FS)和C端的1101个氨基酸残基(FL)作为锚定蛋白分别构建了2套载体系统.带有前肽的米黑根毛霉脂肪酶(ProRML)克隆到构建的2套展示载体中,使米黑根毛霉脂肪酶(RML)分别以N端锚定或C端锚定的方式实现在毕赤酵母细胞表面的展示.利用RMLC端的Flag标签,通过流式细胞术和激光扫描共聚焦显微镜检测2套系统中RML在酵母表面的展示情况.研究发现,N端锚定于酵母表面的展示酶FSR以pNPC为底物时,水解活力达到了105.3U/g,大约为C端锚定的展示酶FLR活力的2倍.同时FSR比FLR具有更宽的温度、pH作用范围和更好的热稳定性.与游离酶和固定化酶相比,展示酶FSR也表现出更为优良的热稳定性.结果提示,基于Flo1N端锚定的展示系统更适合展示活性中心近C端的脂肪酶,推动了展示酶的进一步研究和开发.     

毕赤酵母表面展示南极假丝酵母脂肪酶B全细胞催化合成葡萄糖月桂酸酯

利用表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)的毕赤酵母细胞为全细胞催化剂,以葡萄糖为酰基受体,月桂酸为酰基供体,在非水相体系中催化合成糖酯。用硅胶柱层析对产物进行初提,再用制备液相色谱进一步分离纯化,并用高效液相色谱-质谱鉴定纯品性质。对该酶法合成糖脂反应体系进行了优化,其中考察了有机溶剂种类、复合溶剂体系中二甲基亚砜(DMSO)体积百分比、酶量、底物摩尔比、水活度和温度等几个影响酯化反应的因素。结果表明:在5mL反应体系中,以叔戊醇/二甲基亚砜(DMSO30%,V/V)为反应介质,添加初始水活度为0.11的全细胞催化剂0.5g,葡萄糖0.5mmol/L,月桂酸1.0mmol/L,60°C下反应72h后,葡萄糖月桂酸单酯的转化率达到48.7%。     

南极假丝酵母脂肪酶A的表面展示及酶学性质研究

采用a凝集素作为载体蛋白,首次将南极假丝酵母脂肪酶A展示在酿酒酵母细胞表面,通过MD平板筛选获得表面展示型的CALA酵母工程菌株。免疫荧光检测显示CALA被成功展示在酵母细胞壁表面,重组子经诱导后能在三丁酸甘油酯板上形成透明圈,说明展示的CALA具有活性。重组酵母在液体培养基培养72 h,活性达到最高,为80.4 U/g干细胞。酿酒酵母展示的CALA最适温度及pH值为70°C和pH 8.0。经50°C保温2 h,仍含有60%水解酶活力。展示的CALA在pH 7.0和pH 8.0溶液中比较稳定。经DMSO处理2 h,展示的CALA仍保持70%的活性。以上结果表明酵母展示的CALA可作为一种有潜质商业用途的全细胞催化剂。     

展示南极假丝酵母脂肪酶B的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯

展示酶的酵母细胞作为全细胞催化剂,既具有固定化酶的优点,又有制备简单、成本较低的特点。本研究将细胞表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)的重组毕赤酵母用于非水相中催化合成短链芳香酯,通过滴定和气相色谱的方法测定底物酸的转化率,从底物的碳链长度、醇的结构、酵母冻干粉的添加量、底物浓度及底物的酸醇摩尔比等方面考察了展示CALB的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯的特性。研究结果表明:该全细胞催化剂可催化C10以下的酸和醇直接酯化合成多种短链芳香酯,酸的转化率达到90%以上;其中己酸和乙醇为酶的最适底物;酵母冻干粉的添加量20g/L(306.0U/g-drycell)、己酸浓度0.8mol/L、酸醇摩尔比1:1.1是合成己酸乙酯的最佳条件。在此条件下反应1.5h,己酸的转化率达到97.3%。在现有的关于脂肪酶非水相催化合成短链芳香酯的报道中,该全细胞催化剂显示出较好的底物耐受性以及较高的催化反应速率。因此,展示CALB的毕赤酵母全细胞催化剂在合成短链芳香酯方面具有较大的商业化应用潜能。     

脂肪酶的表面展示及其应用

脂肪酶是一种广泛应用的水解酶类。脂肪酶的表面展示技术不仅是脂肪酶蛋白质工程中一种有效的高通量筛选方法,而且展示的脂肪酶与自由酶相比具备更高的温度稳定性、有机溶剂稳定性等优点,其作为全细胞催化剂与传统的固定化脂肪酶相比也具备诸多优点。脂肪酶表面展示的宿主包括噬菌体、细菌以及酵母等,本文将分别介绍这三种宿主中脂肪酶表面展示的概况以及其作为高通量筛选和全细胞等方面的应用。     

Displaying Lipase B from Candida antarctica in Pichia pastoris Using the Yeast Surface Display Approach: Prospection of a New Anchor and Characterization of the Whole Cell Biocatalyst

Yeast Surface Display (YSD) is a strategy to anchor proteins on the yeast cell wall which has been employed to increase enzyme stability thus decreasing production costs. Lipase B from Candida antarctica (LipB) is one of the most studied enzymes in the context of industrial biotechnology. This study aimed to assess the biochemical features of this important biocatalyst when immobilized on the cell surface of the methylotrophic yeast Pichia pastoris using the YSD approach. For that purpose, two anchors were tested. The first (Flo9) was identified after a prospection of the P. pastoris genome being related to the family of flocculins similar to Flo1 but significantly smaller. The second is the Protein with Internal Repeats (Pir1) from P. pastoris. An immunolocalization assay showed that both anchor proteins were able to display the reporter protein EGFP in the yeast outer cell wall. LipB was expressed in P. pastoris fused either to Flo9 (FLOLIPB) or Pir1 (PIRLIPB). Both constructions showed hydrolytic activity towards tributyrin (>100 U/mg_dcw and >80 U/mg_dcw, respectively), optimal hydrolytic activity around 45°C and pH 7.0, higher thermostability at 45°C and stability in organic solvents when compared to a free lipase.     

解脂耶氏酵母脂肪酶Lip2的表面展示及其酶学性质

表面展示酶作为全细胞催化剂具备诸如能提高酶的稳定性、省去纯化过程、节约成本等优点。脂肪酶是应用最为广泛的工业酶之一。本研究利用酿酒酵母细胞壁蛋白Cwp2作为锚定蛋白,将解脂耶氏酵母脂肪酶Lip2展示在酿酒酵母细胞表面,以制备脂肪酶全细胞催化剂。Lip2被融合到Cwp2的N端,Cwp2通过其C端的GPI锚定信号共价结合到细胞壁上。表面展示的Lip2可以水解三丁酸甘油酯及对硝基苯酚辛酸酯(pNPC),其pNPC水解酶活达到4.6U/g干细胞。作为全细胞催化剂,表面展示的Lip2具备良好的催化特征,其最适温度为40°C,最适pH为8.0,同时还具备良好的有机溶剂稳定性。     

mdlA基因在毕赤酵母中的高效表达及表达产物性质研究

将编码甘油单-二酰酯脂肪酶(MDGL)的基因mdlA插入到分泌表达质粒pPIC9K中,通过电激将线性化的重组质粒整合到毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115中,筛选出H is Mut 表型菌株,进一步用G418筛选获得高拷贝转化子,并用PCR方法鉴定。诱导培养后,SDS-PAGE表明MDGL在毕赤酵母中得到有效表达。表达产物在温度40℃,pH7.5具有最高活性,其发酵液酶活可达到325U/mL,以橄榄油为底物时没有检测到活性。表达产物与甘油三酰酯脂肪酶共同作用时产生的脂肪酸量比甘油三酰酯脂肪酶单独作用提高了93.5%。     

Cell Surface Display of Lipase in Pseudomonas putida KT2442 Using OprF as an Anchoring Motif and Its Biocatalytic Applications

We developed a new cell surface display system in Pseudomonas putida KT2442 using OprF, an outer membrane protein of Pseudomonas aeruginosa, as an anchoring motif in a C-terminal deletion-fusion strategy. The Pseudomonas fluorescens SIK W1 lipase gene was fused to two different C-terminal truncated OprF genes, and the fusion genes were cloned into the broad-host-range plasmid pBBR1MCS2 to make pMO164PL and pMO188PL. Plasmid pMO188PL allowed better display of lipase and thus was chosen for further study. The display of lipase on the surface of P. putida KT2442 was confirmed by Western blot analysis, immunofluorescence microscopy, and measurement of whole-cell lipase activity. The whole-cell lipase activity of recombinant P. putida KT2442 harboring pMO188PL was more than fivefold higher than that of recombinant Escherichia coli displaying lipase in the same manner. Cell surface-displayed lipase exhibited the highest activity at 47°C and pH 9.0, and the whole-cell lipase activity was greater than 90% of the initial activity in organic solvents at 47°C for 1 week. In a biocatalytic application, enantioselective resolution of 1-phenyl ethanol was carried out in an organic solvent. (R)-Phenyl ethyl acetate was successfully produced with 41.9% conversion and an enantiomeric excess of more than 99% in a 36-h reaction. These results suggest that the OprF anchor can be used for efficient display of proteins in P. putida KT2442 and consequently for various biocatalytic applications.     

恶性疟裂殖子表面蛋白1合成基因在毕赤酵母中的表达

恶性疟原虫裂殖子表面蛋白1是当今疟疾疫苗主要的候选抗原。由于天然MSP1基因AT含量异常高(为74%),使得克隆全长天然基因无法实现。本文已全合成了msp1基因(4940bp),解决了该天然基因在异源系统中不稳定的问题。为制备大量msp1重组蛋白进行疫苗有效性试验,本研究建立了msp1基因在毕赤酵母中的表达,将合成的msp1基因克隆到毕赤酵母胞内表达载体pPIC3.5,构建了重组质粒pPIC3.5/msp1,用电击转化毕赤酵母得到重组转化子,经PCR证实msp1基因已整合于毕赤酵母染色体中。含有重组表达质粒的毕赤酵母菌经甲醇诱导后表达出全长msp1重组蛋白。表达产物能与识别MSP1分子二硫键依赖构象表位的特异性单抗发生很强的反应,表明msp1重组蛋白至少在该表位构象上与天然蛋白一致。从毕赤酵母中分离得到大量msp1为开展该蛋白的结构与功能,特别是测定其疟疾保护性免疫提供可能。     

酵母表面展示体系的构建及在纤维素降解中的应用*

纤维素是来源广泛且储量较大的低成本可再生资源,但其结构致密难以利用。目前降解纤维素需要多种纤维素酶协作,而游离纤维素酶成本高、难以重复利用等问题限制了其广泛应用。利用酵母表面展示技术,可以将多个纤维素酶分别与锚定蛋白融合后共展示在细胞表面,从而构建酵母表面展示纤维素酶体系。这一体系可高效降解纤维素,一方面可以充分发挥表面展示的优点,如易回收、稳定性好、操作简单、成本低;另一方面可以将纤维素有效地降解为葡萄糖,并具有代谢产生物乙醇的潜力。阐述了酵母表面展示体系的构建原则,总结了影响展示体系效率的因素,介绍了这一技术在降解纤维素中的应用,为构建高效酵母表面展示纤维素酶体系及其他多酶体系提供参考。     

aiiA基因表达载体的构建及其在毕赤酵母中的表达

构建携带N-酰基高丝氨酸内酯酶基因(aiiA)的重组毕赤酵母表达载体pPIC3.5K-aiiA,采用电转化方法转入毕赤酵母GS115,经营养缺陷型培养基、表型鉴定和高G418浓度筛选获得高拷贝表达盒的酵母转化子,用0.5%甲醇诱导表达,RT-PCR鉴定可检测到重组酵母中编码目的基因成熟肽的mRNA,SDS-PAGE和Western blot检测结果表明,aiiA基因在毕赤酵母中成功表达,用指示菌紫色杆菌CV026检测发现目的蛋白具有降解N-酰基高丝氨酸内酯的活性。     

抗小鼠PLRP1多克隆抗体的制备以及特异性鉴定和应用

小鼠胰泡细胞表达和分泌一种被称为胰甘油三脂酶(PTL)的脂肪酶,主要参与食物来源的甘油三脂的消化吸收,胰泡细胞同时也表达胰脂肪酶相关蛋白1(PLRP1),它同PTL具有很高的同源性．为了研究PLRP1的生物学功能,需要制备其抗体．应用谷胱甘肽S-转移酶(GST)表达系统表达了GST融合蛋白,亲和纯化后用以免疫新西兰大白兔,获得了抗PLRP1的多克隆抗体．免疫印迹分析表明,该多克隆抗血清能检测出0.6 ng的融合蛋白抗原以及在3 μg的小鼠胰液提取物中检测出PLRP1蛋白．在证明抗体的特异性方面,尝试了一种新的方法：用PLRP1基因剔除的小鼠作为阴性对照,通过免疫印迹和免疫组化实验证明了该多克隆抗血清具有很高的特异性．进一步的研究发现,进食能促进胰腺中PLRP1的外分泌,这表明PLRP1可能在食物的消化过程中具有一定的生物学功能．