枯草芽胞杆菌芽胞表面展示研究进展

枯草芽胞杆菌芽胞表面展示技术是把枯草芽胞杆菌作为芽胞表面展示的宿主来展示目的蛋白的一种技术。该技术不仅具备芽胞表面展示技术可展示分子量较大的目的蛋白、目的蛋白无需跨膜及芽胞的极强抗逆性等特点外,同时由于该技术的宿主菌--枯草芽胞杆菌的分子生物学信息研究得比较清楚、安全性高而被广泛应用。介绍了枯草芽胞杆菌表面展示近10年在生产疫苗和固定化酶方面的进展,并对如何提高表面展示目的蛋白的产量做了简要概述。     

Cre-LoxP系统在炭疽芽胞杆菌基因敲除中的应用及eag基因的敲除

将Cre-LoxP系统应用于Bacillus anthracis中并成功敲除eag基因.以B.anthracis基因组为模板扩增得到上下游同源臂,联合两端带有LoxP位点的壮观霉素抗性基因片段构建好同源重组载体,转化B.anthracis AP422,通过一系列筛选得到带有抗性标记的重组菌.然后,通过转入Cre重组酶表达质粒,去除抗性标记,得到eag基因缺失的重组菌,并在DNA水平、RNA水甲和蛋白质水半进行了系统的鉴定.最终建立了Cre-LoxP系统在B.anthracis中的应用方法,并成功敲除eag基因.     

地衣芽胞杆菌DW2中敲除氨基酸转运蛋白基因yhdG提高杆菌肽产量

杆菌肽是微生物产生的由11种氨基酸残基组成的广谱性抗生素,前体物的供应可能是限制杆菌肽高产的重要因素。文中通过支链氨基酸(异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸)的添加实验考察了前体物质支链氨基酸对杆菌肽高产的影响,证实了异亮氨酸(Ile)和亮氨酸(Leu)的添加可以提高杆菌肽的效价,其中Ile的添加对杆菌肽效价提高的效果较为明显。随后,文中以地衣芽胞杆菌DW2为出发菌株,分别构建了支链氨基酸转运蛋白Yhd G的缺失和强化表达菌株。发酵结果表明,转运蛋白Yhd G缺失工程菌DW2△yhd G的杆菌肽效价达到917.35 U/m L,与原始菌DW2相比提高了11%,而强化Yhd G则会使杆菌肽效价下降25%。最后通过分析胞内胞外支链氨基酸含量,发现缺失转运蛋白Yhd G能够在发酵中后期显著提高胞内支链氨基酸含量,表明氨基酸转运蛋白Yhd G在地衣芽胞杆菌DW2中可能发挥着氨基酸输出的功能。综上,文中通过缺失转运蛋白Yhd G显著提高了地衣芽胞杆菌胞内支链氨基酸的供给水平,从而提高了杆菌肽效价,为杆菌肽高产菌株的构建提供了一种新的策略。     

解淀粉芽胞杆菌WS-8中LanM基因的克隆及生物信息学分析

克隆解淀粉芽胞杆菌WS-8 (Bacillus amyloliquefaciens WS-8)中的第二类羊毛硫肽合成酶LanM基因,并对LanM编码蛋白的理化性质及结构特征进行分析。设计LanM基因(登录号:APQ49580.1)扩增引物,提取解淀粉芽胞杆菌WS-8基因组DNA,以其作为模板进行PCR扩增。综合多种软件预测和分析LanM编码蛋白的理化性质、结构域和二级结构等。采用邻位连接法(Neighbor-Joining, NJ)构建系统发育树来分析LanM所编码蛋白与同源蛋白的亲缘关系,以及各蛋白结构域的亲缘关系。PCR扩增出的目的条带约为2 840 bp,通过测序鉴定,序列信息与基因组数据一致。LanM基因编码961个氨基酸,等电点为6.07,相对分子质量为111.485 1 kD。LanM编码的蛋白属于亲水性蛋白,无信号肽。该蛋白含有LANC_like结构域,其二级结构主要由螺旋结构和环状结构组成。系统发育树的分析结果表明LANC_like结构域和LanM同源蛋白的亲缘关系一致。解淀粉芽胞杆菌WS-8中存在第二类羊毛硫肽合成酶LanM基因。揭示了羊毛硫肽合成酶LanM发挥脱水和环化作用的理化性质和结构基础,以期为进一步阐明羊毛硫肽合成酶的生物学功能提供参考。     

多粘类芽胞杆菌SC2基因敲除体系的建立

摘要:【目的】建立多粘类芽胞杆菌SC2 的基因敲除体系。【方法】利用电转化把温敏型自杀质粒pRN5101导入到多粘类芽胞杆菌SC2中。采用基因重组技术敲除SC2 中的多粘菌素基因E(pmxE),得到突变株SC2-E。利用抗细菌性能检测和高效液相色谱分析合成多粘菌素的能力,来证实pmxE基因是否被敲除。【结果】成功构建了多粘类芽胞杆菌SC2 的基因敲除体系。pRN5101转入SC2后能够在28℃复制,39℃自杀。突变株失去了合成多粘菌素的能力,成功敲除pmxE基因,验证了此体系的可用性。【结论】首次构建了多粘类芽胞杆菌的基因敲除体系,拓展了pRN5101的使用范围,为研究多粘类芽胞杆菌的基因功能提供了高效的遗传操作工具。     

枯草芽孢杆菌cdd基因敲除及对胞苷发酵的影响

目的:通过敲除出发菌株上的胞苷脱氨酶基因,阻断嘧啶代谢通量由胞苷流向尿苷和尿嘧啶,选育胞苷产生菌。方法:采用同源重组的方法敲除枯草芽孢杆菌TS8的胞苷脱氨酶基因cdd,并通过遗传稳定性实验验证其缺失标记和胞苷产量,通过摇瓶发酵实验对比出发菌株和缺失株的产苷水平。结果:cdd基因缺失菌株TSb发酵72h,发酵液中胞苷产量达到1.72g/L,与原始菌株相比提高了44.19%,且遗传性状稳定。结论:cdd基因的缺失可有效阻断嘧啶代谢通量由胞苷流向尿苷和尿嘧啶,提高胞苷产量。     

枯草芽胞杆菌异戊二烯酶ComQ的生物信息学分析及对生物膜形态的影响

[目的]枯草芽胞杆菌ComQ是一种类异戊二烯生物合成酶.利用生物信息学预测分析了ComQ的生物学特性,对comQ基因进行过表达和敲除,构建突变菌,孔板发酵培养验证生物膜形态变化.[方法]运用NCBI (National Center for Biotechnology Information)网站里的Protein数据...     

Cre-LoxP系统在炭疽芽胞杆菌基因敲除中的应用及eag基因的敲除

将Cre-LoxP系统应用于Bacillus anthracis中并成功敲除eag基因．以B.anthracis基因组为模板扩增得到上下游同源臂,联合两端带有LoxP位点的壮观霉素抗性基因片段构建好同源重组载体,转化B．anthracis AP422,通过一系列筛选得到带有抗性标记的重组菌．然后,通过转入Cre重组酶表达质粒,去除抗性标记,得到eag基因缺失的重组菌,并在DNA水平、RNA水平和蛋白质水平进行了系统的鉴定．最终建立了Cre-LoxP系统在B．anthracis中的应用方法,并成功敲除eag基因.     

芽胞杆菌BSD-8肌氨酸氧化酶的纯化与性质

对一株从土壤中分离到的芽胞杆菌Bacillus sp.BSD-8菌株所产生的热稳定性较高的肌氨酸氧化酶进行纯化,并对该酶的特性进行了研究。通过硫酸铵分级沉淀、DEAE-纤维素离子交换柱、Toyopearl疏水层析柱和Sephadex G-75分子筛层析,使酶提纯25倍,比活力达到5.3U/mg。研究了纯化后的酶的生化特性,确定了该酶的主要特性:该酶为黄素蛋白,与黄素以非共价键的方式结合,由单一亚基组成,其亚基分子量为51kDa。酶的最适反应温度及pH分别为60℃与8.5。该酶在60℃及pH8.0~10.0条件下稳定。以Lineveaver-Burk作图法求得该酶米氏常数Km值为3.1mmol/L。Ag+、Hg2+、SDS及Tween80对该酶有强抑制作用,而Tween20和Triton X-100对酶活性无影响。该肌氨酸氧化酶在耐热性质上比以前所报道的肌氨酸氧化酶有很大的提高,在酶法肌酐测定应用中有明显的优势。     

苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白基因vip3A在枯草芽胞杆菌中的表达

枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis常被用于表达杀虫和抗菌蛋白.为了探讨苏云金芽胞杆菌B. thuringiensis营养期杀虫蛋白基因（vip3A）在枯草芽胞杆菌中的表达情况,促进杀虫防病工程菌构建,将枯草芽胞杆菌168菌株核糖体小亚基S4蛋白基因的启动子与苏云金芽胞杆菌WB7菌株vip3A基因的编码序列连接,插入大肠杆菌Escherichia coli与枯草芽胞杆菌穿梭载体pAD123,得到重组原核表达质粒pADpvip,将重组质粒转化枯草芽胞杆菌标准菌株168和分离自辣椒体内的生防内生枯草芽胞杆菌BS-2菌株中,获得工程菌株.SDS-PAGE分析表明在枯草芽胞杆菌168菌株的部分工程菌株中有约88 kDa大小的VIP条带,而BS-2的工程菌株中未见相应的条带,表明Vip3A蛋白仅在168菌株中表达.生物测定表明有5株168的工程菌株（168vip1-4,6）表现较高的杀虫活性,工程菌株发酵稀释液（约10⁷CFU/mL）处理的小白菜叶片饲喂斜纹夜蛾2龄幼虫72 h的杀虫效果可达87.64%~92.13%,但vip3A基因转入内生枯草芽胞杆菌BS-2中不表现杀虫作用.毒力测定表明168vip2菌株对斜纹夜蛾2龄幼虫72 h的LC₅₀为0.0194 mL/mL.这些结果为进一步研究基因在枯草芽胞杆菌中的表达构建杀虫防病工程菌打下了基础.     

蜡样芽胞杆菌蛋白酶的克隆及在枯草芽胞杆菌系统中的高效表达

基于来源于Bacillus cereus WQ9-2的耐有机溶剂蛋白酶WQ的液相色谱-双质谱(LC-MS-MS)分析结果,设计引物,克隆耐有机溶剂蛋白酶WQ的基因,测序分析表明该蛋白酶的开放阅读框(ORF)大小为1 701 bp,编码566个氨基酸,其中含有信号肽(28个氨基酸)、前肽(220个氨基酸)及成熟肽序列(含954 bp编码318个氨基酸),相对分子质量约为3.7×104。将不带自身信号肽的蛋白酶基因apr WQ插入穿梭质粒p MA5中,构建了表达载体p MA5/apr WQ。该表达载体导入枯草芽胞杆菌WB600中获得阳性重组子WB600-p MA5/apr WQ,通过优化培养基成分以及培养条件,重组子发酵产蛋白酶体积酶活达到17 400 U/m L,约为高产野生菌产酶量的5倍。重组蛋白酶在多种有机溶剂(体积分数为50%)中表现出了良好的耐受性,验证了重组菌表达的蛋白酶与来源于B.cereus WQ9-2的耐有机溶剂蛋白酶性质一致,该耐有机溶剂蛋白酶的高效表达为进一步发挥其高效生物催化作用等实际应用奠定了基础。     

外源木聚糖酶在枯草芽胞杆菌中信号肽筛选

[目的]本试验旨在筛选引导表达外源木聚糖酶基因高效分泌的信号肽,为枯草芽胞杆菌木聚糖酶高效分泌表达系统提供元件.[方法]构建信号肽筛选载体,载体是以含壮观霉素抗性基因的大肠-枯草穿梭载体为基本骨架,目标蛋白为耐碱性木聚糖酶,可在麦芽糖启动子Pglv诱导下表达.从枯草芽胞杆菌A1747基因组中扩增获得24个Sec途径信号肽,并将其全部链接到至筛选载体上,并在枯草芽胞杆菌WB700中实现表达分泌.重组菌在3%麦芽糖诱导下培养24h后用DNS法测定上清酶活.[结果]成功构建信号肽筛选载体pGPSX及24个表达载体,实现木聚糖酶表达分泌.且不同信号肽对于引导外源木聚糖酶分泌能力不同,其中YnfF信号肽引导分泌目标蛋白效率最高,上清酶活为37.2IU/mL.[结论]试验证明在枯草杆菌中对外源蛋白进行信号肽筛选是提高其分泌的有效途径,并获得了针对木聚糖酶高效分泌信号肽YnfF.     

枯草芽胞杆菌基因组混组方法

基因组混组作为一种育种方法,通过循环原生质体融合等手段,使得不同菌株来源的基因组能够得到充分重组,增加将正向突变整合到同一重组子中的机会。使用4株带有4种不同标记的枯草芽胞杆菌亲本为初始菌株,通过循环转化、循环转导或循环原生质体融合的手段进行基因组混组,统计后代中非亲本类型占整个群体的比例,以衡量基因组混组的效果。分别经过5轮循环原生质体融合、循环转化或者循环转导,结果显示,重组程度较高者在后代群体中的比例较低,带有4种标记的后代未出现,带有3种标记的后代最高分别为4.53×10?4、1.64×10?4、4.47×10?3,明显低于文献报道的天蓝色链霉菌中同样实验的结果:带4种和3种标记的后代分别占2.5%、17%。对比上述实验的结果和文献报道的天蓝色链霉菌、乳杆菌基因组混组的结果,并结合计算机模拟循环融合过程,分析后认为:要达到较充分的基因组混组,需要有能够实现微生物细胞间高频重组的操作技术作为基础,重组频率应该不低于10?3～10?2数量级。     

蜡状芽胞杆菌nos基因簇基因克隆及生物信息学分析

为了探究革兰氏阳性菌蜡状芽胞杆菌HS-N10 nos基因簇相关基因的特点,PCR扩增获得了HS-N10 nos基因簇相关基因,其中包括nosZ全长1 914bp、nosR部分片段1 749bp、nosD部分片段946bp和nosF部分片段495bp。经BLASTN分析,HS-N10 nosZ序列和nosD序列分别与施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)相应序列相似性最高;HS-N10 nosR序列和nosF序列分别与裂环无色杆菌(Achromobacter cycloclastes)相应序列相似性最高。通过在线数据库与分析工具分别对HSN10nos基因簇相关基因进行了生物信息学分析。     

枯草芽胞杆菌降解毒死蜱特性研究

研究生物量、pH、毒死蜱浓度和温度对枯草芽胞杆菌3374菌株(编号为GU086422)在水溶液中降解毒死蜱特性,考察该菌株对白菜上毒死蜱残留的降解特性。结果表明,在毒死蜱质量浓度为240 mg/L、pH7.0、温度30℃的适宜条件下,枯草芽胞杆菌3374菌株对毒死蜱的降解率达到92.48%。该菌株能够有效提高白菜叶面上毒死蜱残留的降解速度,表明其在白菜上具有有效降解毒死蜱的能力,在无公害农产品生产中具有广阔的应用潜力。     

枯草芽胞杆菌蛋白质表达分泌系统发展及展望

枯草芽胞杆菌作为革兰阳性模式菌株是基础研究和工业应用的常用宿主细胞。介绍了枯草芽胞杆菌中蛋白合成和分泌过程中的重要步骤及重要调控位点。在枯草芽胞杆菌蛋白表达及分泌系统中,可以针对目标基因在体内的转录、翻译、折叠、转运和菌株改造等方面对表达分泌系统进行优化改良,针对不同的目标蛋白,可进行不同优化模块的组装和拼搭,以达到针对目标蛋白产物定制化地提高产量和分泌量的目的。在未来,随着基因编辑和合成生物技术的发展,菌株改良策略的不断优化,枯草芽胞杆菌将会在工业生产蛋白质制品领域发挥更大的应用价值。     

海洋短小枯草芽胞杆菌的鉴定及抑菌活性分析

对从连云港东西连岛海泥样品中分离得到的菌株Bacillus pumilus HX2-2的分类地位、生长条件和抑菌活性进行了研究。经过形态特征、生理生化性质及16S r DNA序列分析鉴定,该菌属于短小芽胞杆菌。不同温度、盐度、pH培养条件下测定菌液吸光度OD600值,表明该菌是一株轻度嗜盐菌,最适温度、盐度、pH分别为30℃、3%、7.0~8.0。在不同病原真菌的平板抑菌活性试验中,该菌对草莓尖胞镰刀菌、马铃薯炭疽病菌和水稻立枯丝核菌表现出显著的抑菌作用。菌株B.pumilus HX2-2是一株短小芽胞杆菌,具有广谱抑菌活性,具有进一步研究的价值。     

枯草芽胞杆菌甘露聚糖酶发酵条件优化

旨在以枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis J为生产菌株,发酵生产β-甘露聚糖酶,通过优化产酶条件,以达到提高β-甘露聚糖酶产量的目的。利用DNS比色法检测β-甘露聚糖酶活力,采用单因素试验,研究碳氮源种类及碳氮源浓度、温度、pH、接种量和装液量对菌株Bacillus subtilis J发酵产β-甘露聚糖酶的影响,结合响应面试验设计确定菌株Bacillus subtilis J发酵产甘露聚糖酶的最优发酵培养条件。单因素试验和响应面试验得到最优的发酵条件为魔芋粉28 g/L,胰蛋白胨21 g/L,K₂HPO₄ 6 g/L,MgSO₄·7H₂O 1 g/L,温度31℃,pH值8.5,接种量1%(体积分数),装液量50 mL/250 mL,发酵周期24 h。利用优化后的培养基生产β-甘露聚糖酶,其酶活力达到84.38 U/mL,是初始发酵培养基产酶活力的3.36倍。通过对发酵条件的优化,大幅度提高了β-甘露聚糖酶的产量,为其工业生产提供参考。     

枯草芽胞杆菌微生态制剂的研制

采用液体发酵工艺,确定枯草芽胞杆菌的最适发酵条件为:发酵温度30℃,初始pH值7.2,并以1%海藻酸钠和3%明胶组成的混合胶体溶液为囊壁材料,以4%氯化钙作固化剂将枯草芽胞杆菌制成微胶囊剂,稳定性试验结果显示经微胶囊包埋的枯草芽胞杆菌制剂,室温下保存1个月,活菌存活率为98.8%,保存3个月,活菌存活率为50.6%,保存6个月,活菌存活率为15.7%,均高于未经微胶囊化的样品;在4℃冷藏下保存3个月,未经微胶囊化的样品活菌存活率仅为经微胶囊包埋制剂的66.2%。该微胶囊制剂提高了活菌存活率,延长了活菌常温保存期。     

硫酸镁对枯草芽胞杆菌发酵的影响

为明确工业配方中不同MgSO₄添加量对枯草芽胞杆菌B201发酵过程及菌液保存的影响,采用单因素法设置5个MgSO₄添加量梯度(质量分数,下同)( 0.13%、0.24%、 0.46%、0.87%、1.70%)。分别记录不同梯度MgSO₄处理的发酵液灭菌前后pH值,以及发酵过程中的菌体形态的变化,统计发酵结束后细菌的发酵周期、活菌数和芽肥率,测量发酵结束后发酵液pH以及残糖和残氮含量。实验表明,MgSO₄的不同添加量对菌株B201发酵及菌液保存均有显著影响。添加量为0.87%和1.70%处理组灭菌后培养基的pH较灭菌前升高,培养基由中性变为弱碱性。接种后12 h取样观察,菌体明显变形,视野内菌数较少,且随着MgSO₄添加量的增加发酵液活菌数下降,残糖和残氮升高,不利于保存。MgSO₄相对合适的添加量为0.13%、0.24%和0.46%,三种MgSO₄添加量的发酵液活菌数、残氮含量无显著差异;MgSO₄添加量为0.24%时菌株B201芽肥率最高为89.33%,而MgSO₄添加量为0.13%和0.46%时,芽肥率分别为80%和82.67%;0.46%MgSO₄添加量可加速菌株B201发酵进程,发酵周期较其他两个处理缩短45.8%。为提高菌株B201的发酵水平,降低其生产成本,综合考虑MgSO₄的添加量以0.46%为宜。研究结果不仅为实验室菌株B201的发酵优化提供参考,还为培养基的优化拓宽了思路。