原核表达重组牛凝乳酶原及重组牛凝乳酶酶学特性

凝乳酶能够专一性裂解κ-酪蛋白,是制造干酪的关键酶。运用大肠杆菌表达系统对牛凝乳酶原进行了原核表达和初步纯化,活化重组凝乳酶原及测定凝乳活性,对重组凝乳酶的酶学特性进行分析。结果表明:大肠杆菌表达的重组蛋白约占菌体总蛋白的66.3%,每升培养液可纯化约200 mg的重组凝乳酶原,活化后的凝乳酶活力可达600 000 SU/g。经测定凝乳酶最适作用温度为57⁶2℃,并在pH 262℃,并在pH 2⁷、低于40℃的温度范围内稳定。金属离子中Al3+,Fe3+和Cu2+能显著增强酶活;胃蛋白酶抑制剂pepstatin A对酶有明显的抑制作用。     

牛凝乳酶全长cDNA的克隆及其原核表达载体的构建

从小牛皱胃中提取凝乳酶(Chymosin)总RNA,经过RT-PCR获得凝乳酶cDNA,纯化后与pMD-18T载体连接,转化大肠杆菌JM109,通过双酶切和序列测定,获得了凝乳酶全长基因序列。序列测定表明,凝乳酶全长核苷酸长度为1 143 bp,编码381个氨基酸。与GenBank上已发表序列NM_180994进行比较,核苷酸同源性为99.56%。将该基因片段克隆到原核表达载体pET-22b中,构建重组质粒pET-22b/Chymosin,所获重组质粒经过酶切、测序鉴定,证实含有目的片段,且连接、构建正确,为凝乳酶的进一步表达奠定了基础。     

枯草芽孢杆菌克隆与表达微小毛霉凝乳酶基因

从自制的酒酿利用酪蛋白培养基分离纯化到了一株产凝乳酶的微小毛霉菌株（ZZMZ-19）,从ZZM-19菌株的cDNA文库筛选到了两个凝乳酶基因chl和ch2并实现了凝乳酶基因ch1和ch2在枯草芽孢杆菌菌株（ZZMZ-01）中的的克隆与表达。chl和曲2阳性克隆菌株在酪蛋白培养基r1]发酵30h左右的时间凝乳酶酶活达到最人,分别为48．27SU／mL和41．02SU／mL,相比出发菌株发酵时间缩短了15h。用交联葡聚糖凝胶柱G100分离纯化其发酵卜清液后,用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳方法测得CHII和cHIII分子草分别为32ku和30ku。     

干酪用牛凝乳酶替代品的研究进展

牛凝乳酶具有高凝乳活性和低非特异蛋白水解活性而广泛用于干酪制备。随着干酪市场的逐年增长,牛凝乳酶出现供不应求,其替代品应运而生,包括其他动物凝乳酶、植物凝乳酶、微生物凝乳酶、重组凝乳酶。在这些替代品中,重组牛凝乳酶显示出与天然牛凝乳酶相似的酶学特性,并且纯度更高,制作的干酪品质更好。目前已经有重组牛凝乳酶上市出售,成功替代了天然牛凝乳酶,但关于提高重组牛凝乳酶表达量与催化活性的研究远未止步。文中主要综述了凝乳酶结构、牛凝乳酶的替代品和重组凝乳酶的研究进展,详细综述了一些提高重组牛凝乳酶的表达方法,为外源蛋白在宿主中的高水平表达提供了有效参考。     

微小毛霉凝乳酶基因的克隆与表达

微小毛霉(Mucor pusillus)凝乳酶是微生物凝乳酶的主要来源之一,但与传统的牛凝乳酶比较具有一定的缺陷。为将其采用基因工程的方法进行改造获得理想的凝乳酶,本研究克隆到微小毛霉凝乳酶基因,将其插入原核表达载体pTWlN1中,使之与几丁质结合域(CBD)一内含肽(intein)融合,获得原核表达质粒pTWIN1/M。转化大肠杆菌BL21(DE3),后经IPTG诱导后进行SDS-PAGE电泳分析,获得了重组蛋白。     

牛凝乳酶原基因在大肠杆菌中的高效表达及活性检测

以实验室保存的携带凝乳酶原前体基因的重组载体pMD 19-T/bPPC为模板克隆凝乳酶原基因,经双酶切后与载体pET-30a连接得到重组载体pET-30a/bPC,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导后,采用SDS-PAGE检测目的蛋白表达情况。重组蛋白经变性/复性、DEAE-Sepharose Fast Flow纯化和自催化后检测凝乳活性。结果表明,重组凝乳酶原基因在大肠杆菌中高效表达,表达量占菌体总蛋白的68%,采用Arima K方法检测,其凝乳活力达到80 SU/mL。因此,通过大肠杆菌表达系统大量制备具有生物活性的重组牛凝乳酶原的策略是可行的,研究结果为弥补国内天然牛凝乳酶的短缺提供一种途径。     

牛凝乳酶原基因在毕赤酵母中的表达及其酶学特性的研究

凝乳酶是制造干酪的关键酶。为获得高活性的牛凝乳酶（chymosin,B-chy）,用电脉冲法将线性化的pGAPZαA-B-pchy重组表达载体转化到毕赤酵母GS115中。该菌株在以葡萄糖为碳源的YPD培养基中可分泌表达牛凝乳酶原。SDS-PAGE分析表明所表达的牛凝乳酶,分子量约为37ku,符合预期大小。发酵培养96h后,酶活力达到96SU/mL。酶学特性分析表明,其最适凝乳温度为60℃,在pH2⁶、小于50℃的温度范围内稳定。Ca2+浓度为40mmol/L时,钙促酶反应活性达到最高,此后随着Ca2+浓度的增加酶活力逐渐降低。金属离子Al3+、Mn2+、Fe2+、Mg2+和K+对酶活力具有显著的促进作用,而Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+对酶活力具有显著的抑制作用。本研究优化了凝乳酶的表达条件,为凝乳酶工业化生产提供了理论基础。      

凝乳酶的基因克隆、序列分析及初步表达

PCR扩增得到微小毛霉凝乳酶结构基因并测定其核苷酸序列，用DNAman软件分析其核苷酸序列及推衍得到的多肽序列，结果表明扩增得到的片段为凝乳酶基因。构建了重组菌Pichia pastoris KM71／PIC9K-mcp，通过G418抗性筛选得到具有多拷贝基因的整合重组菌MK3。用甲醇诱导进行初步发酵试验，测得重组菌MK3酶活为5．4U／ml。     

牛凝乳酶原基因在食品级乳酸乳球菌中的重组表达

将牛凝乳酶原基因连接pNZ8149载体,并转化乳酸乳球菌NZ3900,经乳酸链球菌素Nisin诱导,测得重组菌株胞内凝乳酶活力达到0.7 SU/mL,培养基中检测不到凝乳酶活力,实现了牛凝乳酶原基因在乳酸链球菌Nisin诱导基因表达系统（nisin controlled gene expression system,NICE）中活性表达。在此基础上,将分泌信号肽SPusp45连接于pNZ8149,构建了分泌型表达载体pNZ8149s,并实现牛凝乳酶原基因在NICE系统中分泌表达。当使用1 ng/mLNisin诱导5 h后,重组菌株胞内检测不到凝乳酶活力,培养基中凝乳酶活力为1.2 SU/mL,说明pNZ8149s能够促使凝乳酶原从乳酸乳球菌中分泌。该方法为重组牛凝乳酶在食品级菌株中重组表达提供了一种可行的方案。     

原核表达重组牛凝乳酶的纯化

原核表达获得的重组牛凝乳酶与商品重组牛凝乳酶有相似的酶学特性,具商业潜力,故进一步研究其纯化方法。使用离心与饱和硫酸铵沉淀,成功纯化出有活性的重组牛凝乳酶。蛋白最终回收率为1.82%,总活力比纯化前提高了73.3%,比活力提高了95.3倍。同时,讨论了如何提高包涵体复性率与产物回收率,为今后该酶的工业化生产提供技术参考。     

重组牛凝乳酶基因在Bacillus megaterium WH320中的表达及其酶学性质研究

对牛凝乳酶基因进行密码子优化,并首次在高效表达宿主巨大芽孢杆菌中表达。通过克隆牛凝乳酶基因,将片段与穿梭质粒pHIS1525连接,连接产物转化大肠杆菌XL-10,筛选出阳性克隆子,所获重组质粒经酶切、测序鉴定,证实含目的片段。通过原生质体转化的方法转化到表达宿主巨大芽孢杆菌WH320。用木糖诱导表达,离心取上清经镍柱亲和层析(Ni-NTA)和聚丙烯酰氨凝胶电泳(SDS-PAGE)分离纯化并鉴定,测定重组牛凝乳酶的酶学性质,表明在巨大芽孢杆菌中得到有效表达。为我国利用生物工程技术的方法自主生产凝乳酶提供了基础。。     

Natural heterogeneity of chymosin and pepsin in extracts of bovine stomachs

The two main components, chymosin and pepsin, in calf and adult bovine rennet show heterogeneity with respect to their charge and activity. A large number of single stomachs have been extracted and their isoenzymes have been analysed by HPLC. The results showed three genetic forms of chymosin A, B and C and these are present in individual stomachs in the following combinations: AA, BB, CC, AB, AC and BC. The C variant, which can be distinguished from the degradation product of chymosin A, has never been characterised before. All three chymosins have been purified and partially characterised. Also bovine pepsins show a natural variability: the ratio between the main pepsin fractions varies according to the age of the animal and it therefore provides a criterion to distinguish between pepsin from calf and adult bovine animals.     

纳豆激酶基因的克隆表达以及活性分析

应用PCR的方法从分泌纳豆激酶的枯草杆菌基因组DNA中扩增得到全长为1056bp的前导肽+成熟肽纳豆激酶原基因（pro-NK）,并构建了纳豆激酶的重组表达载体pET-28a-pro-NK;转化E.coliBL21（DE3）后,在IPTG的诱导下实现了纳豆激酶的高效表达,经SDS-PAGE显示在28ku处有一特异带;表达产物经Ni2+亲和层析纯化后,纤维平板法测得的纳豆激酶的比活力为34245.1IU/mg;纯蛋白经透析和冷冻干燥处理后,纳豆激酶的比活力为16271.5IU/mg;在此基础上,对冻干保护剂的添加进行优化,最佳保护效果为甘露醇与纳豆激酶质量比为1:2,可比不加保护剂时比活力提高了30.9%。这可为基因工程方法生产纳豆激酶纯品,稳定其活性便于贮运,并将其开发成为临床药物提供技术参考。