基因替换及多基因共表达强化大肠杆菌辅酶Q10的合成能力

为了强化大肠杆菌合成辅酶Q10（CoQ10）的能力,对大肠杆菌进行了相关的基因操作。通过敲除大肠杆菌染色体上的聚八异戊二烯焦磷酸合成酶基因ispB,并导入来自Gluconobactersuboxydans的聚十异戊二烯焦磷酸合成酶基因ddsA,使大肠杆菌具有CoQ10合成能力的同时降低了内源性辅酶Q8（CoQ8）的合成。采用双质粒共表达系统,对CoQ生物合成途径中多个功能基因进行了强化表达,构建得到的重组大肠杆菌CoQ的合成能力、CoQ10合成的专一性都有明显改善,其中ubiCA和ddsA基因的协同表达效果最为明显,CoQ的合成能力比对照提高了65%,而CoQ10的合成量也提高了1.1倍。     

产辅酶Q10大肠杆菌工程菌的构建

克隆放射型根瘤菌ddsA基因,用于构建red重组的打靶片段,通过同源重组替换大肠杆菌基因组上的ispB基因,使合成辅酶Q8的大肠杆菌具备合成辅酶Q10的能力.通过强化辅酶Q合成过程中的ddsA、ubiA、ispA、idi等关键酶基因,可使大肠杆菌辅酶Q10的合成能力提高126.9%.综合分析表明,ddsA与ubiA为辅酶Q10合成的关键基因,ispA与idi为辅酶Q10合成的次关键基因.     

链霉菌辅酶Q9生物合成基因sdsA的鉴定

聚异戊二烯焦磷酸合成酶基因在4个不同种的链霉菌(Streptomyces coelicolor A3(2), Streptomyces maritimus, Streptomyces mycarofaciens ATCC 21454和Streptomyces sp.Tü4128)中分别被克隆.测序结果显示:4个聚异戊二烯焦磷酸合成酶基因均编码336个氨基酸的肽链,4条肽链之间的序列有97%的同源性.将4个不同的聚异戊二烯焦磷酸合成酶基因分别导入大肠杆菌中进行异源表达,有辅酶Q9产生.将4个基因分别导入八聚异戊二烯焦磷酸合成酶(IspB)缺陷的大肠杆菌KO229(ΔispB)中证明它们有替代ispB基因的功能,并且在大肠杆菌中合成辅酶Q9.     

产丁醇大肠杆菌工程菌的构建

【目的】为了在大肠杆菌(Escherichia coli)中导入改良的丁醇合成途径,使非生产菌株大肠杆菌具备产丁醇的能力。【方法】克隆大肠杆菌乙酰转移酶基因atoB和丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)丁醇合成途径关键酶基因(crt、hbd、adhE),构建多顺反子表达质粒pSE380-atoB-adhE-crt-hbd;克隆齿垢密螺旋体(Treponema denticola)反式烯酰辅酶A还原酶基因ter,构建表达质粒pSTV29-ter,并将双质粒导入到大肠杆菌。【结果】构建的工程菌能半厌氧发酵产微量丁醇,产量为0.08g/L。【结论】大肠杆菌中的丁醇合成途径导入成功,构建了产丁醇的大肠杆菌工程菌。     

辅酶Q10——心脏守护神

全球以辅酶Q10为原料的膳食补充剂品类产业规模约为10亿美元,近几年来年平均增长速度超过两位数产品简介辅酶Q10又名“泛醌“,常简写为CoQ10,是一种天然维生素类物质。1957年由美国的克莱恩博士发现。同年,英国的彼得·麦克博士因在研究辅酶Q10与细胞     

枯草杆菌纤溶酶基因的克隆及表达

为了提高豆豉纤溶酶(DFE)的表达产量,采用PCR方法从高纤溶活性的枯草芽孢杆菌DC12的基因组中扩增获得DFE基因,将含有启动子至3非翻译区的全长1400 bp基因插入大肠杆菌-枯草杆菌穿梭载体pBE3,构建了DFE基因的表达质粒,化学转化枯草杆菌WB800获得了DFE的重组表达菌.试验结果表明:DFE基因在自身启动子驱动下,在蛋白酶缺陷型的枯草杆菌中获得了高活性的分泌表达;重组表达菌株培养30 h后,培养物上清液中的纤溶酶活性最高可达690U/mL.     

辅酶Q10的高产菌种筛选及发酵工艺优化

目的筛选辅酶Q10高产发酵菌种,并对发酵工艺进行优化。方法辅酶Q10发酵高产菌种采用筛选法,所产辅酶Q10类型鉴定采用硅胶薄层层析法。结果与单一碳源相比,葡萄糖、蔗糖(1∶1)的复合碳源更有利于辅酶Q10的产出;添加2%的玉米浆后辅酶Q10含量得到提高;最佳发酵pH为6.5,最佳发酵温度为30℃;对羟基苯甲酸和茄呢醇的添加都可大幅度提高辅酶Q10产量,并分别提高了11%和21%;在最优化发酵条件下,辅酶Q10产量达到188.6 mg/L。结论粉红掷胞酵母作为高产辅酶Q10菌种具有较好的实用性以及进一步提高产量的潜力和广阔的应用前景。     

高产光学纯(R)-乙偶姻工程菌株的构建与发酵工艺优化

本研究拟在大肠杆菌中构建光学纯(R)-乙偶姻的合成途径和利用辅酶工程调控NADH/NAD+氧化还原平衡,并对工程菌发酵(R)-乙偶姻进行优化。将来源于Enterobacter cloacae的α-乙酰乳酸合成酶基因budB、α-乙酰乳酸脱羧酶基因budA和来源于Lactobacillus brevis的NADH氧化酶基因noxE进行密码子优化后组成基因簇,构建表达质粒并导入大肠杆菌,进一步优化工程菌的培养基成分和发酵条件,提高(R)-乙偶姻的合成能力。结果表明:获得专一性合成高光学纯(R)-乙偶姻的大肠杆菌工程菌株GXASR,对其发酵条件进行系统优化后,摇瓶发酵的(R)-乙偶姻产量为36.82g/L,光学纯度达99.1%,发酵罐补料发酵的(R)-乙偶姻产量达到67.65g/L。在大肠杆菌细胞中过表达外源基因簇budB-budA-noxE能够高效合成光学纯(R)-乙偶姻,经发酵优化后,工程菌的(R)-乙偶姻产量、生产强度和得率均显著提高,为代谢工程改造大肠杆菌生产高光学纯(R)-乙偶姻提供了理论基础。     

毛白杨4CL基因启动子的克隆及初步功能分析

4CL(4-coumarate:CoA ligase,4-香豆酸:辅酶A连接酶)在植物木质素合成途径中催化羟基香豆酸生成羟基肉桂酰CoA,主要在木质部中表达,对植物木质素生物合成具重要调控作用.为研究4CL基因启动子在转基因植物中的表达特性,探索其在植物基因工程研究中的潜在应用价值,利用PCR方法从毛白杨基因组DNA中扩增得到了4CL启动子片段.序列分析表明与美洲山杨(P.tremuloids)的4CL启动子同源性为95%.采用生物信息学方法对该序列进行分析.与GUS基因融合构建双元表达载体,转化烟草的瞬时表达检测可见明显GUS活性.     

Modification of the rib operon derived from Bacillus subtilis and its expression in Escherichia coli

A riboflavin operon （rib operon） derived from Bacillus subtilis 368 was modified on structure and the resulting operons were expressed in various strains of Escherichia coli. The results showed that the optimization of the rib operon and the host strain used for expression are two main factors affecting the riboflavin production. Replacing the promoterl and rfn box of the rib operon with a strong constructive promoter spol drastically increased the expression of the rib genes. When E. coli JM109 was used as the host strain, the highest riboflavin production reached 95.3μg/mL （about eight times higher than that of the unmodified r/b operon）. In addition, when tetracycline （20 μg/mL） was used as the selective pressure, compared with the ampicillin resistant transformants, a higher riboflavin yield was obtained in tetracycline resistant host strain.     

蜜瓜ACC氧化酶mRNA的成串锤头型核酶和反义RNA基因的合成和克隆

我们设计和合成了切割蜜瓜成熟果实ACC氧化酶mRNA的GUC^86、GUC^388、GUC^534的三重锤头型核酶（HhRz)和阻断转录的反义RNA（AR） 基因,并构建了二、四、八联体HhRz和AR基因。为了在体外和体内检测HhRz是否切割ACC氧化酶mRNA,在E.cloliDE3rna-菌株中克隆了同域和跨域作用的（HhRz)n-AR和靶子ACC氧化酶mRNA表达系统。又构建了植物体组成型和诱导型（HhRz)n-AR表达载体。     

Generation of beta-globin by sequence-specific proteolysis of a hybrid protein produced in Escherichia coli

High-level expression of many eukaryotic genes has proved difficult to achieve even when a strong promoter and the ribosome binding sequence from highly expressed Escherichia coli genes have been placed in front of the coding sequences. To overcome this problem, many eukaryotic proteins have been efficiently produced as hybrids after fusion of their genes with a coding sequence of E. coli genes. However, such hybrid proteins are not suitable for functional studies or clinical use unless the authentic protein sequence can be released by specific cleavage. Here, we have inserted the sequence Ile-Glu-Gly-Arg between the 31 amino-terminal residues of lambda cII protein and Val 1 of human beta-globin, and produced this hybrid in high yield in E. coli. We then cleaved the hybrid specifically at the single arginine, using blood coagulation factor Xa and thus liberated the authentic beta-globin chain. As factor Xa is specific for the tetrapeptide Ile-Glu-Gly-Arg, which is rare in protein sequences, our expression/cleavage system is applicable to the efficient production of many eukaryotic proteins.     

大肠杆菌二硫键异构酶DsbA和脯氨酸异构酶PPIaseA双顺反子表达载体的构建及其在大肠杆菌中的表达

用ＰＣＲ方法获得大肠杆菌二硫键异构酶ＤｓｂＡ的编码基因ｄｓｂＡ和大肠杆菌脯氨酸异构酶ＰＰＩａｓｅＡ的编码基因ｒｏｔ,并将ＤｓｂＡ和ｒｏｔ以双顺反子形式克隆至含有Ｐｔａｃ启动子的表达载体ｐＫＫ２３３－２中。在ＩＰＴＧ的诱导下,ＤｓｂＡ和ＰＰＩａｓｅＡ获得了表达。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ和薄层扫描分析表明：ＤｓｂＡ、ＰＰＩａｓｅＡ的表达水平分别为占菌体裂解上清液总蛋白质的４．３２％和４．０６％。     

棒状杆菌表达载体pJL23的构建

质粒ｐＧＡ４６－４带有从谷氨酸棒杆菌染色体上分离到的有启动功能的片段,用ＰＣＲ技术从ｐＧＡ４６－４中扩增了该片段的关键区域;启动子ＰＧＬ,将该启动子经ＥｃｏＲⅠ－ＢａｍＨ Ⅰ双酶切后,与大肠杆菌质粒ｐＪＬ０１的ＥｃｏＲⅠ－ＢａｍＨⅠ大片段连接,再接入Ｘｙｌ Ｅ ｇｅｎｅ和棒状杆菌质粒ｐＸＺ１０１４２,构建成棒状杆菌－大肠杆菌穿梭表达载体ｐＪＬ２３。用邻苯二酚双加氧酶基因检测表明,该表达载体可在棒状     

重组葡激酶的高效表达与纯化

通过发酵和纯化条件的研究,建立适合重组葡激酶工程菌的发酵和纯化工艺.对重组葡激酶工程菌发酵过程中的pH、饱和氧浓度、补料以及诱导时间进行考察,获得该工程菌的高效表达条件.在此条件下,重组葡激酶表达水平在50%以上,并以活性可溶性状态存在于细胞内;经渗滤,超滤浓缩、透析,DEAE-Sepharose FF层析和SP-Sepharose FF层析后,经SDS-PAGE和HPLC分析,纯度达到99%.在还原条件下进行SDS-PAGE分析,测得该酶相对分子质量为15.5kD,等电聚焦显示其等电点为8.4.     

热诱导表达的水稻OsBBX30基因克隆和表达分析

生物信息学分析表明:OsBBX30基因启动子含有与逆境相关的作用元件HSE.为进一步了解OsBBX30基因在生物体内受热诱导,通过OsBBX30基因克隆构建原核表达和实时定量PCR分析,证实OsBBX30基因表达受热胁迫诱导,能增强大肠杆菌的耐热能力,为深入了解该家族基因和挖掘水稻耐热基因奠定基础.