通过同源介导α-淀粉酶基因扩增改良地衣芽孢杆菌α-淀粉酶生产菌株

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶(BLA)是淀粉水解与生物加工过程中重要关键酶制剂之一.为了进一步提高地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶生产菌株的生产性能,本研究构建了一种含有地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶编码基因amyL的整合性重组质粒pBL-amyL.将重组质粒pBL-amyL转化入BLA工业生产菌株Bacillus licheniformis B0204,再在卡那霉素存在下介导其B.1icheniformis B0204染色体中的同源整合与高温α-淀粉酶编码基因amyL的扩增,由此获得了携带多个amyL拷贝的转化子.对转化子的amyL拷贝数及其BLA发酵水平分别用荧光实时定量PCR及摇瓶发酵试验进行评价与鉴定.与出发菌株B0204相比,含2～5倍amyL拷贝数的重组菌的BLA的合成水平显著提高.其中,重组菌REBL18生产BLA的水平提高了89.2%.     

地衣芽孢杆菌α—淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的诱导表达

采用PCR技术扩增了sacB基因的启动子-信号序列,并将扩增的序列重组进含地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因的质粒载体上构建了含α-淀粉酶基因的分泌型表达载体pSA60。将pSA60转化枯草芽孢杆菌QB1098后,α-淀粉酶基因在sacB基因启动子-信号序列的调控和蔗糖的诱导下获得表达,表达产物分泌至胞外。     

地衣芽孢杆菌胞外耐高温α-淀粉酶的研究

地衣芽孢杆菌(Bacillus Licheniformis)突变株7902培养液离心后的上清液,于75℃至100℃作用．Α-淀粉酶活力基本上随温度提高呈直线上升。酶液在不加Ca2+和无任何保护剂条件下于90℃处理60分钟,95℃处理20分钟,酶活力均能保留90％以上。培养液经硫酸铵分段沉淀、Sephadex G-50疑胶过滤和制备垂直平板电泳纯化,经PAGE鉴定为一条带,纯酶比活提高49.3倍,淀粉酶法区带定位鉴定证明提纯样品是α-淀粉酶。SDS凝胶电泳测定分子量为68000。金属离子Ca242+、Li+、Mg2+等对酶有激活作用,而AI3+、Ag+、Cu2+、Mn2+和Fe2+等有一定的抑制作用。     

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶的组成及光谱学性质

a-Ⅲ是地衣芽孢杆菌变异株A．4041高温a-淀粉酶中的主要组分,每分子含10个钙原子,氨基酸分析表明：a-Ⅲ富含丝氨酸（17．9％）,天门冬氨酸和谷氨酸（包括酰胺）占20．7％,碱性氨基酸占7．7％。紫外光谱的最大和最小吸收分别在278nm和249nm,荧光光谱的最大激发波长和发射波长分别为282nm和340nm。远紫外CD谱显示222nm和219nm的双负峰及208nm和216nm处鼓起的两个负肩,溶液中a-螺旋构象占388％。     

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶异源表达研究

目的：以地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶基因（amyL）为报告基因,构建含不同启动子的枯草杆菌表达载体,转化枯草杆菌,并对重组菌的酶活进行分析,比较不同启动子对amyL基因在枯草杆菌中表达的影响。方法：以高温α-淀粉酶高产菌株B.licheniformis0204染色体DNA为模板,PCR扩增得到amyL并分别与PQ启动子和P43启动子进行连接构建表达载体pUB-PQ-amyL和pUB-P43-amyL,化学法转化枯草杆菌1A717,筛选得到重组转化子后对重组菌的表达产物进行SDS-PAGE和酶活检测。结果：重组菌摇瓶发酵105h后测定高温α-淀粉酶酶活,B.subtilis1A717（pUB-PQ-amyL）的最高酶活为280.1U/mL,B.subtilis1A717（pUB-P43-amyL）的最高酶活为190.5U/mL。结论：PQ启动子调控的高温α-淀粉酶最高表达水平是P43启动子调控的最高表达水平的1.47倍,说明PQ启动子能使amyL基因在枯草杆菌中更高效地表达。     

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶的组成及光谱学性质

a-Ⅲ是地衣芽孢杆菌变异株A．4041高温a-淀粉酶中的主要组分,每分子含10个钙原子,氨基酸分析表明：a-Ⅲ富含丝氨酸（17．9％）,天门冬氨酸和谷氨酸（包括酰胺）占20．7％,碱性氨基酸占7．7％。紫外光谱的最大和最小吸收分别在278nm和249nm,荧光光谱的最大激发波长和发射波长分别为282nm和340nm。远紫外CD谱显示222nm和219nm的双负峰及208nm和216nm处鼓起的两个负肩,溶液中a-螺旋构象占388％。     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)AS1.127的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由1982bp的单一开读框架组成。由DNA序列推测出的前体酶蛋白由659个氨基酸组成,N-端33个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由626个氨基酸组成,分子量为68.676kD。该淀粉酶属糖化型α-淀粉酶。并与枯草杆菌(B.subtilis)168产生的糖化型α-淀粉酶之间有83.3%的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的N-端3/4的同源性为90.4%,而C-端1/4的同源性只有70%。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ）ＡＳ１．１２７的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由１９８２ｂｐ的单一开读框架组成。由ＤＮＡ序列推测出的前体酶蛋白由６５９个氨基酸组成,Ｎ端３３个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由６２６个氨基酸组成,分子量为６８６７６ｋＤ。该淀粉酶属糖化型α淀粉酶。并与枯草杆菌（Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ）１６８产生的糖化型α淀粉酶之间有８３３％的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的Ｎ端３／４的同源性为９０４％,而Ｃ端１／４的同源性只有７０％。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。     

中温α-淀粉酶在地衣芽孢杆菌中的异源表达

提高中温α-淀粉酶生产菌株的发酵温度,对减少冷却水消耗降低生产成本有重要意义。本文利用基因删除技术删除了地衣芽孢杆菌CBBD302菌株α-淀粉酶的编码基因(amy L)获得突变株D402。将表达解淀粉芽孢杆菌中温α-淀粉酶基因Ba A的重组质粒p HY-WZX-Ba A转化D402,获得表达中温α-淀粉酶的重组地衣芽孢杆菌D402/p HY-WZX-Ba A。摇瓶发酵实验显示,重组菌最适发酵温度为42℃,比原生产菌株提高8℃,最高产酶水平达到301 U/m L。30 L发酵罐发酵试验,78 h达到最高酶活531 U/m L。重组酶的最适作用温度为60℃,最适作用p H 6.5,在90℃保温20 min可以完全失活,保持了中温α-淀粉酶既能在淀粉糊化温度下保持稳定又便于灭酶的优良性能。     

地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因的克隆和及其启动子功能鉴定

根据已知α-淀粉酶编码基因保守区核苷酸序列,通过PCR和反向PCR技术克隆出Bacillus licheniformisCICIM B0204α-淀粉酶编码基因amyL全长序列及其上下游序列。B.licheniformisCICIM B0204amyL由1539bp组成,其上游180bp为启动子序列,下游160bp为终止子序列;成熟肽由512个氨基酸残基组成,氨基端的29个氨基酸残基为α-淀粉酶的信号肽。通过基因及其氨基酸序列比对发现,amyL及其编码产物与芽孢杆菌来源的α-淀粉酶具有高度相似性。将amyL的结构基因在PT7介导下于大肠杆菌中诱导表达,获得具有α-淀粉酶活性的表达产物。将amyL的启动子序列和信号肽序列与B.licheniformisCICIM B2004的β-甘露聚糖酶结构基因进行读框内重组,在大肠杆菌中获得了β-甘露聚糖酶的分泌表达,重组大肠杆菌表达295U/mL的β-甘露聚糖酶酶活。     

地衣芽孢杆菌耐高温α-淀粉酶基因的克隆、烟草瞬时表达及转化拟南芥的研究

从地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)中克隆到耐高温α-淀粉酶基因全长, 构建了原核表达载体, 转入大肠杆菌(Escherichia coli)中, 使用IPTG于28°C诱导6小时后, 通过SDS-PAGE检测到目的蛋白, 分子量约为55 kDa, 并通过酶活力检测实验证明该蛋白具有耐高温α-淀粉酶活性。同时构建了该基因融合GFP的植物表达载体, 通过农杆菌(Agro- bacterium tumefaciens)介导瞬时转化烟草(Nicotiana tabacum)下表皮细胞并在荧光显微镜下观察, 发现在烟草下表皮细胞的细胞质和液泡中均有绿色荧光。使用I₂-KI溶液对乙醇脱色后的烟草叶片进行染色, 显色反应表明在烟草中表达的耐高温α-淀粉酶具有酶活性。最后, 采用农杆菌介导的花蕾浸泡法将重组载体转化到拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 筛选到稳定遗传的耐高温α-淀粉酶基因的拟南芥纯合子。研究结果为后期开展表达耐高温α-淀粉酶的转基因植物的相关研究奠定了实验基础。     

地衣形芽孢杆菌热稳定α-淀粉酶基因的分子克隆及其在枯草杆菌中的表达

以E.coli噬菌体λ EMBL 3为载体,用鸟枪法将地衣形芽孢杆菌的热稳定α-淀粉酶基因克隆到λ噬菌体的基因组中。携带α-淀粉酶基因的杂种噬菌体λ pAmy_αL16的DNA,经限制性内切酶HindⅢ水解后,被亚克隆到枯草杆菌的质粒pNQ 122上,并得到了表达。通过重转化作用和物理图谱分析,证明α-淀粉酶基因位于3.9 kb的Hin dⅢ DNA限制片段上。 转化子枯草杆菌(pAmy_αL41)产生的α-淀粉酶的热稳定性、最适反应温度等与亲本菌株一致。α-淀粉酶的分子量和等电点也与原菌株相同。     

地衣芽抱杆菌A.4041耐高温α-淀粉酶的研究

地衣芽抱杆菌A.4041是一株产生耐高温α-淀粉酶的突变株。本文研究了A.4041发酵培养基的成份,发现用天然碳源原料产酶优于葡萄塘、乳糖和淀粉。葡萄糖对发酵产酶有一定程度的抑制作用。此外还发现A.4041所产生的耐高温α-淀粉酶的热稳定性与Ca²⁺浓度有关,高浓度氯化钠与淀粉能促进该酶的耐热性。     

地衣芽孢杆菌16S rRNA基因的TD-PCR扩增及系统发育分析

运用16SrRNA基因序列分析了中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)保存的30株地衣芽孢杆菌的系统发育关系,结果显示:24株菌株位于地衣芽孢杆菌系统发育分支;3株菌株位于蜡状芽孢杆菌-苏云金芽孢杆菌系统发育分支;1株菌株位于枯草芽孢杆菌系统发育分支;2株菌株与其它地衣芽孢杆菌菌株间序列同源性为96.4%~97.4%,明显低于其它地衣芽孢杆菌菌株间同源性,分类地位不明确,有待进一步讨论。通过比较分析16SrRNA基因5′端500bp、3′端500bp以及其全基因的系统发育树,表明16SrRNA基因5′端500bp可以很好的代表全基因序列进行系统发育研究,可用于区分地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌以及蜡状芽孢杆菌分支。     

地衣芽孢杆菌TS-01固态发酵培养基的优化

分离到一株饲用地衣芽孢杆菌TS-01,初步研究了该菌的固态发酵培养基,得到的最优发酵培养基为(g/kg干固体物料)含水量600、红糖7、米糠420、麸皮580.当采用此种配比的培养基,接种量为10%(v/w),发酵2 d后,菌体浓度可达9.15×109CFU/g鲜曲,芽孢浓度可达7.50×109CFU/g鲜曲,芽孢形成率在80%以上.     

高温α-淀粉酶生产菌种选育的研究

以地衣芽孢杆菌B．198为出发株,经不同诱变剂反复诱变和自然选育,得到突变株A.404l,其产高温α-淀粉酶为出发株的100倍。在摇瓶培养条件下,酶活力达200u／ml．是一株无孢子并带有Rifr、Met-、Arg-标记的抗分解代谢阻遏突变株。初步纯化的A1041α-淀粉酶最适反应pH为5—7,晟适反应温度90—95℃,于90℃、60分钟处理不失活,表明突变株A．4041所产α-淀粉酶是高温淀粉酶,具有工业生产价值。     

地衣形芽孢杆菌热稳定α淀粉酶基因的克隆及其在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中的表达

利用λ噬菌体作为运载体,在大肠杆菌中从直接鸟枪法分离出编码地衣形芽孢杆菌热稳定α-淀粉酶的基因。将含有α-淀粉酶基因的片段再克隆进pBR322,并测定了它的限制性图谱。头肠杆菌克隆子所产生的α-淀粉酶保留了地衣形芽孢杆菌酶的热稳定性。检定了在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中这二基因产物的表达及性质。     

一株产α-高温淀粉酶的地衣芽孢杆菌的分离和筛选

从西藏当雄温泉附近的土壤中用锥虫蓝平板,55℃培养,筛选到一株分泌高温淀粉酶的菌株,经生理生化初步鉴定后,克隆16s rDNA基因测序,提交GenBank比对后,鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheninformis),命名为B.licheninformis LT.通过对B.licheninformis LT的生长条件和产酶条件的研究表明:该菌高温特性良好,最高可以在65℃生长,产酶最适温度50℃;可以在pH 3.O～pH 11.0的LB培养基中生长,最佳产酶pH 10.0,LB培养基加入淀粉诱导,发酵液酶活可达80 U.对该菌所产α-高温淀粉酶的性质研究表明:酶的最适反应温度为95℃,100℃处理60 min发酵液酶活力没有明显下降,最适酶作用pH 10.0,添加1g/L的钙离子具有激活作用.