应用易错PCR定向进化甘油脱氢酶

经过连续易错聚合酶链式反应(Error-Prone PCR)向克雷伯杆菌(Klebsiella pneumoniae)甘油脱氢酶基因中引入突变,并构建突变文库.依据突变体催化番红O显色的特性,采用琼脂平板法和96微孔板法相结合的高通量筛选方法,成功获得突变体gldA-74,其酶活力是亲本重组酶的2.73倍.通过软件对突变体gldA-74酶基因和亲本重组酶基因进行分析对比,发现突变体gldA-74酶基因发生了一处点突变(A964T),该突变使一处氨基酸被取代.将亲本重组酶和进化酶的高效表达产物经Ni柱纯化后,酶学性质的测定结果表明,甘油的Km值由0.58 mmol.L-1升高至0.63 mmol.L-1,而NAD的Km值由0.74 mmol.L-1升高至0.77mmol.L-1,并且酶的最适pH值由原来的11.5升高至12.5,而最适温度由65℃降至55℃.     

粘质沙雷氏菌低温脂肪酶的基因克隆与酶学性质分析

克隆一个源于北极冻土沙雷氏菌的脂肪酶基因lip18,实现其在大肠杆菌中的表达,并进行酶学性质研究.克隆脂肪酶基因lip18,并构建p ET-28a(+)-lip18重组表达载体,导入大肠杆菌BL21(DE3)中,诱导优化重组蛋白表达,并研究其酶学性质.克隆得到脂肪酶基因lip18,全长为1 842 bp,编码614个氨基酸.重组菌的诱导温度对蛋白表达影响很大,在最适诱导温度为20℃时脂肪酶大量表达,重组脂肪酶的相对分子质量约为65 ku.酶学性质研究表明:重组酶高效水解C10~C16的中、长链脂肪酸,最适作用温度30℃,最适作用pH值7.0,并且在0℃条件下有一定的催化活性,热稳定性差,是低温中性脂肪酶;同时,对有机溶剂有较好的耐受性.     

漏斗状侧耳纤维素酶高活性变株的选育与产酶条件和酶特性研究

以漏斗状侧耳5·01为出发菌株,用NTG和UV依次对孢子、单核菌丝和双核菌丝进行处理,获得了微晶纤维素酶活和羧甲基纤维素酶活分别是出发菌株2.86倍和2.51倍的突变株HCA15。正交试验结果表明:该变株在含有棉籽壳粉、尿素、麸皮、纤维二糖的培养基中酶活高。产酶的最适pH为5.6,最适温度为28℃。酶作用的最适pH为4.6,最适温度为40℃。酶在pH5.0时最稳定,在50℃以上不稳定。     

Klebsiella sp.GXK-1的α-L-鼠李糖苷酶的酶学性质

【目的】克隆、表达克雷伯氏菌Klebsiellasp.GXK-1菌株中的α-L-鼠李糖苷酶基因,并研究重组酶的酶学性质。【方法】比对分析GenBank数据库中克雷伯氏菌同属的α-L-鼠李糖苷酶基因序列,设计简并引物PCR扩增基因的保守区。扩增目的基因,以pSE380为表达载体构建重组质粒pSE-rha1,并在大肠杆菌E.coli XL-blue进行诱导表达,使用镍亲和层析纯化重组蛋白,研究目的蛋白RHA1的酶学性质。【结果】以pNPR为底物,进行重组酶酶学性质的研究。重组酶RHA1的最适pH值和最适温度分别为5.0和45℃,Km值为(0.223±0.030)mmol/L,V_(max)值为(1.272±0.121)μmol/(min·mg)。在pH值为6~10的缓冲液内酶活力仍保持在80%以上;在温度为40℃以下时,酶活较为稳定,但在温度高于40℃时酶活力迅速下降。RHA1能水解pNPR、橙皮苷和芦丁。【结论】RHA1具有良好的pH稳定性,不仅能够水解人工底物pNPR,还能够水解α-1,6键的天然底物橙皮苷和芦丁,具有一定的医疗应用价值。     

豆豉纤溶酶纤溶活性的定向进化研究

通过易错PCR方法向来源于枯草芽孢杆菌DC-12的豆豉纤溶酶基因中引入突变并构建突变体库.利用底物H-D-Val-Leu-Lys-pNA以酶活力为指标对突变体库进行筛选,通过三轮易错PCR最终获得一株酶活力提高的突变株M324.序列分析表明突变体M324酶基因发生了六处碱基突变,其中四处突变发生氨基酸取代,另两处为无义突变.通过SWISS-MODEL Repository模拟突变酶的结构显示,三个突变氨基酸位于回环结构上,一个位于α螺旋上.纤维蛋白平板法测定纤溶酶活,结果显示突变酶的比活力是野生型的2.44倍.     

酿酒酵母蔗糖酶基因的克隆、异源表达及重组酶学性质研究

以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到蔗糖酶基因(suc2),并将其克隆到表达载体pSE380中,将得到的重组质粒pSE-suc2转化进E.coli BL21中,利用镍金属螯合层析方法分析测定其酶学性质。重组菌株的SDS-PAGE结果显示重组蔗糖酶基因(suc 2)有60kDa目的蛋白出现,纯化的SDS-PAGE分析得到均一的蛋白条带;重组蔗糖酶的Km值为47.73mmol/L,最大反应速率为79.59mg还原糖mg-1蛋白min-1,最适温度为42℃,最适pH值为5.5,Zn2 、Cu2 对重组蔗糖酶酶活有较强的抑制作用,Ba2 、Mg2 、Mn2 对重组蔗糖酶酶活稍有激活作用。     

一株谷氨酰胺合成酶高产菌株的酶学分析及其基因的克隆分析

对谷氨酰胺合成酶菌球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)突变菌株Y3进行分析.其谷氨酰胺合成酶摇瓶发酵单位是原始菌株的2.81倍;最适反应温度为40℃;最适pH为6.5.以突变菌株和原始菌株基因组为模板,通过同源克隆策略,成功地获得了球形节杆菌谷氨酰胺合成酶基因gln片段.通过序列比对,突变菌株gln基因在第409 bp处产生T→C的碱基的突变,该处突变使酪氨酸(Tyr409)被组氨酸(His409)取代,该突变解决了谷氨酰胺合成酶腺苷酰基化问题,保证了其在高浓度铵盐条件下保持酶活性.     

新型拟除虫菊酯降解酶的分子改造及降解特性

为了获得稳定性和酶活性提高的拟除虫菊酯类降解酶,利用易错PCR技术对来源于海底泥宏基因组文库的新型酯酶基因(est825)进行体外定向进化,获得了一个酶活性和热稳定性均提高的突变酶(Est M46)。与野生型相比其酶活力提高1.5倍;最适反应温度提高了5℃,同时热稳定性明显增强。此外,Est M46对氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯的降解率分别提升至92.21%、99.75%、93.21%和89.48%。这对降低酶的生产成本、促进工业化发展和环境保护有重要意义。     

肺炎克雷伯氏菌漆酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的高效表达

以肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapneumoniae)基因组为模板,通过PCR扩增得到其漆酶基因lac;基于毕赤酵母密码子偏爱性优化后,得到新型漆酶基因lacm;将其与大肠杆菌–毕赤酵母(E. coli-P. pastoris)穿梭表达载体pPIC9K连接,构建重组质粒pPIC9K-lacm;将该质粒转化毕赤酵母(Pichiapastoris)GS115中,实现该漆酶的胞外分泌表达,发酵液中重组漆酶(rLACM)活力达0.37 U/m L.经对rLACM酶学性质分析表明:rLACM的最适温度为70℃,最适pH为8.0,在30～70℃、pH 5.0～9.0活力稳定.     

豆豉纤溶酶的定向进化

为提高豆豉纤溶酶的药用价值,通过易错PCR方法对来源于Bacillus subtilis DC-12的豆豉纤溶酶DFE基因进行突变并构建突变体文库,利用底物H-D-Val-Leu-Lys-pNA对突变体文库进行筛选.通过3轮易错PCR最终获得催化效率提高的突变酶mDFE3.序列分析表明突变酶mDFE3基因发生了6处碱基突变,其中4处突变发生氨基酸取代,2处为同义突变;通过swiss-model repository模拟突变酶mDFE3的结构,显示3个突变氨基酸位于回环结构上,1个位于α螺旋上;酶动力学测定结果表明突变酶mDFE3的Km值由0.58mmol/L降低至0.45mmol/L,突变酶mDFE3的催化效率(kcat)是野生型的2.57倍.     

易错PCR法定向进化D-海因酶的初步研究

D-海因酶是生物转化D-型氨基酸的关键酶,在一定浓度M n2 存在下,经易错PCR法重复扩增,产物构建成pET-HDT重组子,并建立突变体文库.经筛选获得了内源DNA序列变异的变异株.进化酶催化底物海因水解的活性为亲本重组酶的1.3倍,催化底物对羟基苯海因水解的活性为亲本重组酶的2.4倍.     

短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)糖基转移酶基因的克隆、序列分析及表达

为获得具有催化活性的糖基转移酶纯酶,本研究以短小芽孢杆菌基因组DNA为模板,利用简并PCR技术扩增到基因(GT-A)全长序列.该序列全长1 287bp、编码423个氨基酸,分子量约为49.2KD.经序列分析,该基因属于糖基转移酶基因.根据GT-A基因开放阅读框序列设计引物,构建了原核表达重组质粒GTA-pet28a,并在大肠杆菌BL21(DE3)中成功诱导出了一个约50kD的融合蛋白.纯化后测定其糖基转移酶活性,与37℃相比,80℃的反应温度其活性能提高3.4倍左右.研究结果表明,该酶是一种具有应用潜力的嗜高温糖基转移酶.     

二甲亚砜在聚合酶链反应扩增载脂蛋白E基因中的作用

目的：探讨二甲亚砜（DMSO）在聚合酶链反应（PCR）中扩增人类载脂蛋白E基因中的作用。方法：在不同质量分数DMSO的存在下,以PCR技术增人类载脂蛋白E基因片段。限制性内切酶酶切检测扩增产物。结果：在质量在分数5%-10%的DMSO下,可以成功地扩增到人类载脂蛋白E基因的第4外显子片段。结论：在DMSO作用下,PCR扩增增强了特异性。扩增的人类载脂蛋白E基因片段可以进行基因限制性片段多态性的分析。     

EGFP和ALR融合基因表达载体构建及其在HeLa细胞中的表达

从人血液中提取总DNA，利用PCR技术扩增人肝细胞再生增生因子基因，将其插入表达载体pEGFP—C1的多克隆位点中，构建增强绿色荧光蛋白（enhanced green fluorescence protein gene，EGFP）和人肝细胞再生增强因子（human augmenter of liver regeneration gene，ALR）融合基因表达载体pEGFP／ALR，并将其转染Hela细胞系，用含G418的DMEM／F12培养液筛选转基因细胞，然后利用PCR和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测转基因细胞中ALR基因的存在及其表达，用荧光显微镜检测EGFP基因的表达．结果显示：得到了构建正确的EGFP和ALR融合基因表达载体；在转基因细胞中，PCR扩增得到1．7Kb的ALR条带，蛋白电泳得到57KD大小条带．与ALR和EGFP融合蛋白大小相符；荧光显微镜下观察到发绿色荧光的Hela细胞．在转基因细胞中，EGFP和ALR同时存在并表达，绿色荧光蛋白可作为报告基因指示目的基因的表达，从而简化了目的基因繁琐的检测手段．     

脂肪酶产生菌的筛选及基因的克隆表达

目的筛选出脂肪酶活性较高菌株,通过脂肪酶基因克隆技术获得高表达的脂肪酶,根据酶活曲线确定该酶的最适温度和最适pH.方法采用透明圈法,以三丁酸甘油酯为底物筛选脂肪酶活性较高菌株;通过PCR扩增获得其脂肪酶基因Pseudomonas peli(PP)序列,构建pET-28 a表达载体,并在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中进行异源表达;通过Ni柱将脂肪酶纯化,并根据酶活曲线确定该酶的最适温度和最适pH.结果筛选到一株脂肪酶活性较高的菌株,16S rRNA基因序列比对结果初步鉴定为Pseudomonas peli.PCR扩增得到的基因片段长度为801 bp,其序列与Pseudomonas peli中的脂肪酶基因序列相似性达到100%,PP基因在大肠杆菌中异源表达蛋白的分子量约29 KD,该蛋白在55℃、pH 7.0时活性最高.结论通过基因克隆表达后得到的脂肪酶Ni柱纯化后纯度达95%以上,且耐高温,为脂肪酶工业化应用奠定了基础.     

Characterization,gene cloning and expression of new xylanase XYNB with high specific activity

Extracellular xylanase XYNB from Streptomyces olivaeeoviridis A1 has been purified and characterized.The optimal pH value and temperature of XYNB for its activity are 5.2 and 60℃, respectively. The specific activity of XYNB is as high as 2869.78 U/mg. Metal cations, EDTA and SDS have no effects on enzyme activity of XYNB. The gene xynB coding mature protein of XYNB has been cloned by PCR. The forward oligonucleotide primer used in the PCR reaction was synthesized based on the N-terminal amino acid sequence of XYNB mature protein, and the reverse oligonucleotide primers are random oligonucleotide. The cloned gene xynB is 576 bp long and its G C content is 64.3%. The xynB encodes 191 amino acid residues, and the putative molecular weight of XYNB is 20.839 kD. The xynB has been expressed in E. coli, and the expressed xylanase has normal bioactivity.     

酶定向进化技术研究进展

酶定向进化是模拟自然进化过程、用于改造酶性质的一种新策略．在以易错PCR为代表的无性进化技术基础之上,有性进化技术的发展使酶定向进化更接近于自然进化过程．与此同时为解决巨大容量的突变文库与有限的筛选技术之间的矛盾,许多新的高通量筛选方法不断涌现,大大加快了酶定向进化技术的发展．文章从构建高质量的突变基因文库和选择有效的高通量筛选方法两方面,详细总结了近几年出现的新技术并对其应用情况进行介绍．     

香菇UGPase酶活性及转录表达水平对不同碳氮源的响应

【目的】尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 (UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPase)是糖代谢途径中的关键酶,在生物体次生代谢产物合成过程中具有重要的作用,对其进行深入的研究,将有助于阐明糖代谢的分子机制。【方法】本实验以香菇新808为实验材料,设置不同的碳、氮源对香菇菌丝体进行液体发酵培养（25 °C,30天）,烘干菌丝体称取其生物量,利用苯酚-硫酸法测定菌丝体胞内多糖含量,通过荧光实时定量PCR检测不同碳氮源下菌丝体ugp基因的相对表达量,同时测定UGPase酶活性。【结果】结果表明,与普通PDA培养基比较,除以硝酸铵为氮源外,其余碳氮源均能提高香菇菌丝体生物量,其中以麦麸为碳源的生物量最大（0.63g）。以小分子糖（蔗糖、麦芽糖和甘露糖）为碳源、有机复合物（麦麸和黄豆芽）为氮源时,ugp基因表达量明显上调,UGPase酶活性更高,同时,其香菇菌丝胞内多糖的含量也更高。其中分别以蔗糖为碳源,以麦麸作为氮源时,ugp基因表达量、UGPase酶活性（分别为4043.80U/mg和3873U/mg）和菌丝胞内多糖含量（分别为3.60%和3.86%）最高,ugp基因表达量分别为对照组的8.19倍和6.52倍。【结论】香菇菌丝ugp基因转录表达水平、UGPase酶活性以及菌丝胞内多糖含量三者之间显示出较高的正相关性。小分子碳源（蔗糖、麦芽糖和甘露糖）、有机氮源（麦麸和黄豆芽）有助于香菇菌丝多糖的合成,其中蔗糖和麦麸可作为香菇液体发酵优势碳源和氮源。