枯草芽孢杆菌表达系统及其启动子的研究进展

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是工业应用中一种重要的模式菌株,具有非致病性、遗传背景清晰、分泌蛋白能力强、容易分离培养等特性,是异源蛋白表达和分泌的理想宿主。高效可控的启动子是实现外源蛋白高效表达的关键因素之一。根据诱导机制,启动子可分为组成型启动子、诱导型启动子、自诱导启动子和时期特异性启动子。本文介绍了枯草芽孢杆菌表达系统、芽孢杆菌σ因子类型及枯草芽孢杆菌启动子的结构,比较了常用启动子的优缺点,总结了新启动子克隆和改造及生物信息学预测启动子的方法,并对枯草芽孢杆菌启动子未来的研究方向进行展望,为进一步研究启动子的结构和功能及工业生产外源蛋白奠定基础。     

苏云金芽孢杆菌aiiA基因在枯草芽孢杆菌中的表达

根据NCBI上已公布的枯草芽孢杆菌BS168菌株的β-1,4-glucanase(eglS)基因以及苏云金芽孢杆菌的aiiA基因序列,设计引物并扩增得到eglS基因的启动子、信号肽序列和aiiA基因.构建重组表达载体Ps4-eaiiA,转化枯草芽孢杆菌BS168,得到枯草芽孢杆菌工程菌BS168/Ps4-eaiiA.该工程菌诱导发酵后经SDS-PAGE和Western blotting分析表明:aiiA基因实现了在枯草芽孢杆菌中的表达.对胡萝卜软腐欧文氏菌进行马铃薯的抗病性实验,结果表明aiiA基因在枯草芽孢杆菌中表达的AiiA蛋白对胡萝卜欧文氏杆菌表现出一定的抗病性.     

苏云金芽孢杆菌aiiA基因在枯草芽孢杆菌中的表达

根据NCBI上已公布的枯草芽孢杆菌BS168菌株的β-1,4-glucanase(eglS)基因以及苏云金芽孢杆菌的aiiA基因序列,设计引物并扩增得到eglS基因的启动子、信号肽序列和aiiA基因.构建重组表达载体Ps4-eaiiA,转化枯草芽孢杆菌BS168,得到枯草芽孢杆菌工程菌BS168/Ps4-eaiiA.该工程菌诱导发酵后经SDS-PAGE和Western blotting分析表明:aiiA基因实现了在枯草芽孢杆菌中的表达.对胡萝卜软腐欧文氏菌进行马铃薯的抗病性实验,结果表明aiiA基因在枯草芽孢杆菌中表达的AiiA蛋白对胡萝卜欧文氏杆菌表现出一定的抗病性.     

短小芽孢杆菌碱性蛋白酶基因在枯草芽孢杆菌WB600中的表达

将来源于枯草芽孢杆菌WB600的启动子PyxiE与碱性蛋白酶基因进行融合,将融合片段插入到大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭载体pSUGV4中,构建了表达质粒pSUPyAp. 将该质粒转入枯草芽孢杆菌WB600中,得到转化子pSUPyAp/WB600,它在启动子PyxiE驱动下,能够在牛奶平板上产生透明的水解圈,其发酵上清液中的碱性蛋白酶活性最高为518.5 U/mL,其酶活分别是在启动子Bp53和P43驱动下的3.01倍和1.22倍.     

短小芽孢杆菌碱性蛋白酶基因在枯草芽孢杆菌WB600中的表达

将来源于枯草芽孢杆菌WB600的启动子PyxiE与碱性蛋白酶基因进行融合,将融合片段插入到大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭载体pSUGV4中,构建了表达质粒pSUPyAp. 将该质粒转入枯草芽孢杆菌WB600中,得到转化子pSUPyAp/WB600,它在启动子PyxiE驱动下,能够在牛奶平板上产生透明的水解圈,其发酵上清液中的碱性蛋白酶活性最高为518.5 U/mL,其酶活分别是在启动子Bp53和P43驱动下的3.01倍和1.22倍.     

枯草芽孢杆菌防治作物病害的研究进展

随着生命科学的兴起,人们对枯草芽孢杆菌的认识也会更加深刻。作为拮抗微生物,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)已在1998年即作为农药登记,被用于防治几种作物病害。文章则主要介绍枯草芽孢杆菌在防治作物病害的应用和发展。     

驱油枯草芽孢杆菌产芽孢条件优化

试验研究了采油微生物枯草芽孢杆菌的芽孢形成及萌发过程。结果表明,最适产芽孢培养基为(g/L):氯化钠5,牛肉膏5,酵母膏2,可溶性淀粉20。最适中间调控pH为9.0,最适中间调控温度为45℃。活菌总数达到1.6×10~9CFU/mL,芽孢数达到2.2×10~8CFU/mL,芽孢率为13.8%。对枯草芽孢杆菌进行3 L发酵罐研究,确定了芽孢形成的最佳搅拌转速为140 r/min,同时确定了芽孢在低转速下也可以萌发。     

枯草芽孢杆菌酶在工业生产中的应用

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是当今工业酶的主要生产菌种之一,由于其产酶量高、种类多、安全性好、环保等优点在现代工业生产中被广泛应用,其发酵生产的酶在食品、饲料、洗涤、纺织、皮革、造纸、医药等领域均发挥着十分重要的作用。本文详细地综述了枯草芽孢杆菌工业酶的应用情况,对其发展趋势进行了展望。     

荧光蛋白在枯草芽孢杆菌中的表达

枯草芽孢杆菌是生物工业用的重要宿主体系。为实现荧光蛋白从分子水平定量追踪枯草芽孢杆菌培养过程的目的,构建了一系列整合型表达载体pX-GFPmut1和游离型表达载体pSW1-GFPmut1,pSW1-CFP,pSW1-YFP,研究了不同颜色荧光蛋白在枯草芽孢杆菌中整合型表达和游离型表达的差异。最适合的荧光蛋白表达体系是用游离型质粒pSW1-GFPmut1在枯草芽孢杆菌中表达绿色荧光蛋白GFPmut1。含pSW1-GFPmut1枯草芽孢杆菌通过木糖诱导表达GFPmut1后,细胞破碎后的荧光强度和细胞浓度呈线性关系。结果表明,利用枯草芽孢杆菌表达荧光蛋白可以实现利用荧光蛋白快速定量枯草芽孢杆菌培养过程。     

荧光蛋白在枯草芽孢杆菌中的表达

枯草芽孢杆菌是生物工业用的重要宿主体系。为实现荧光蛋白从分子水平定量追踪枯草芽孢杆菌培养过程的目的,构建了一系列整合型表达载体pX-GFPmut1和游离型表达载体pSW1-GFPmut1,pSW1-CFP,pSW1-YFP,研究了不同颜色荧光蛋白在枯草芽孢杆菌中整合型表达和游离型表达的差异。最适合的荧光蛋白表达体系是用游离型质粒pSW1-GFPmut1在枯草芽孢杆菌中表达绿色荧光蛋白GFPmut1。含pSW1-GFPmut1枯草芽孢杆菌通过木糖诱导表达GFPmut1后,细胞破碎后的荧光强度和细胞浓度呈线性关系。结果表明,利用枯草芽孢杆菌表达荧光蛋白可以实现利用荧光蛋白快速定量枯草芽孢杆菌培养过程。     

基因重组型枯草芽孢杆菌芽孢表面展示技术与应用

枯草芽孢杆菌是一种好氧型革兰氏阳性益生菌,在营养匮乏的环境下,可形成具有强抗逆性的芽孢。其芽孢独特的结构和生理功能使得芽孢表面展示技术相较于其他表面展示技术具有多种优势,构建的重组芽孢不但易纯化、回收率高,而且安全性好。近年来,枯草芽孢杆菌芽孢表面展示技术得到迅猛发展,已成功利用CotB、CotC、CotG、CotZ、CotA、OxdD、CotE、CotZ、CgeA等多种锚定蛋白将外源蛋白或多肽展示在芽孢表面,并应用于工业化酶、口服疫苗和药物、大分子量多聚体蛋白的生产以及环境污染的生物治理等领域。本文首先介绍了芽孢展示系统整合策略,并重点阐述了基因重组型枯草芽孢杆菌芽孢展示技术中涉及的锚定蛋白以及该技术在各领域的应用与展望。     

枯草芽孢杆菌高效转化及其转化子验证方法

用构建好的重组质粒转化枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）WB600感受态细胞,进行不同时间预培养后,涂布于抗生素平板培养,研究一种更高效的转化方法。用载体与外源片段的连接产物转化WB600感受态细胞,进行最佳预培养时间培养后,涂布于抗生素平板培养,培养得到的转化子用PCR快速验证和双酶切鉴定,研究一种转化子的快速验证方法。     

枯草芽孢杆菌B10木聚糖酶基因的分子生物学

从腐烂苎麻周围土壤中经过初筛和复筛得到具有脱胶能力的枯草芽孢杆菌菌株B10。采用PCR方法对B10的木聚糖酶基因进行克隆．在木聚糖选择平板上用刚果红染色法筛选出阳性克隆,对阳性克隆的重组质粒进行鉴定和测序．结果表明,该木聚糖酶基因全长642个碱基,编码214个氨基酸。与已报道的来自枯草芽孢杆菌木聚糖酶的基因只有2个碱基的差别．该基因在大肠杆菌中表达。过夜培养物中胞外、胞内和胞质间的酶活分布分别为22．7％,28．2％和49．1％．该木聚糖酶的最适作用pH值为6,最适作用温度为50℃。具有较宽pH范围和较好热稳定性。     

海洋枯草芽孢杆菌Bs-1产生多种抗真菌活性物质

从香港清水湾海域中分离到一株能产生抗酵母样真菌和革兰氏阳性菌抗生素的枯草芽孢杆菌菌株Bs—1。对Bs—1产生抗生素条件的研究表明，Bs—1在多种培养基中生长迅速，但只在PDB(马铃薯葡萄糖液体)中产生抗真菌活性物质；活性物质粗提液具有良好的耐热性和酸碱度，121℃加热15min及在pH2和pHl0处理24h仍有相当高的活性；对Bs—1产抗生素的营养条件和影响的理化因子进行了分析；最后用吸附、萃取、离子交换层析和RP-HPLC等技术对此菌的抗菌代谢产物进行纯化，结果发现Bs-1在PDB培养基中发酵时至少产生3种亲水性的抗真菌活性化合物，三在C18反相层析柱上的保留时间差别不大，对HPLC纯化后的其中一种化合物结构的初步分析表明，该化合物含有共轭双键但无任何氨基酸残基，与目前已知的枯草芽孢杆菌产生的抗生素都不相同，很可能是一种新的非肽类抗真菌化合物。     

枯草芽孢杆菌BS-6液体发酵条件的研究

通过单因素实验和正交实验,研究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BS-6的液体发酵培养基和工艺条件,确定最佳的培养基为:蔗糖3%,蛋白胨1%,酵母膏0.5%,KH2PO4 0.45%,(NH4)2SO40.25%,碳酸钙0.2%;最适发酵条件为:温度30℃,pH值7.0,装量20ml/250ml锥形瓶,转速200r/min。     

枯草芽孢杆菌TF2磺胺胍抗性基因的克隆和表达

采用鸟枪法将枯草芽孢杆菌磺胺胍抗性基因克隆到质粒ｐＵＢ１１０中建成重组质粒,ｐＢＵＷ４,该质粒的分子量约８．１ｋｂ,标记为ＳＧ＾ｒ为Ｋｍ＾ｒ,将ｐＵＢＷ４转化到肌苷产生菌枯草芽孢杆菌Ｑ２９０１－４菌株中,得到的转化子产肌苷能力比受体菌提高２５．５％。     

绿色糖单孢菌麦芽糖α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的高效分泌表达

【目的】构建高产麦芽糖α-淀粉酶的工程菌株并实现高效分泌表达。【方法】PCR扩增麦芽糖α-淀粉酶基因sva,再与大肠杆菌-枯草芽孢杆菌麦芽糖诱导型穿梭载体pHCMCO4-Pglv连接,构建重组质粒pHCMCO4-Pglv-sva并转入枯草芽孢杆菌进行表达,对重组酶进行SDS-PAGE分析,然后对重组菌株的生长及发酵条件进行优化。【结果】成功构建重组质粒pHCMCO4-Pglv-sva并在枯草芽孢杆菌中实现分泌表达,SDS-PAGE分析发现,在55kDa处得到特异性蛋白条带。单因素试验结果显示,重组菌的最适诱导温度为35℃,最适接种量为4%(V/V),最适装液量为30mL。正交实验结果显示,重组菌的最佳发酵条件组合是诱导温度37℃、接种量5%(V/V)、装液量25mL,在此条件下发酵液粗酶活力达到257.3698U/mL。装液量对重组菌的产酶量影响显著。【结论】成功构建能高效分泌表达麦芽糖α-淀粉酶的枯草芽孢杆菌工程菌株,经发酵条件优化后,重组酶产量显著提高10倍左右。     

枯草芽孢杆菌葡萄糖脱氢酶基因的克隆及在大肠杆菌中的高效表达

利用PCR技术扩增得到来源于枯草芽孢杆菌的葡萄糖脱氢酶基因片段，并构建重组质粒pUC-T-GDH，然后将基因片段克隆于大肠杆菌表达载体pBV220中．得到表达质粒pBV-GDH．葡萄糖脱氢酶在含有表达质粒的基因工程菌株中得以诱导表达，聚丙烯酰胺凝胶电泳及薄层扫描结果表明，经诱导表达的葡萄糖脱氢酶约占基因工程菌株总蛋白的45％．葡萄糖脱氢酶活力测试表明，基因工程菌株无细胞抽提液中葡萄糖脱氢酶的活力为7.8U／毫克，约为对照组的30倍．实验结果初步说明，广泛应用于工业化生产的葡萄糖脱氢酶可以在基因工程菌株中得以大量表达并维持较高活力．     

枯草芽孢杆菌发酵条件的研究

对枯草芽孢杆菌的发酵条件进行研究,利用minitab软件,采用Plackett-Burman设计,从温度、pH、转速、接种量、蛋白胨、牛肉膏、NaCl7个影响因素中,筛选出牛肉膏、蛋白胨、温度和pH4个主要因素.在此基础上,采用响应曲面法对以上4个主要因素作进一步研究,得到各因素的最优水平:当牛肉膏为7.3g/L,蛋白胨为7.1g/L,温度为33.5℃,pH为6.1时,菌体生长量最大(OD值为2.9586)。     

枯草芽孢杆菌麦芽糖诱导型启动子Pglv-M1的改造

通过定点突变对麦芽糖诱导型启动子Pglv-M1进行改造,提高启动子启动能力。分析Pglv-M1的Sextama-35区与Pri-bmow-10区,通过对这些区域模拟随机突变,软件打分后获得最高分的新片段。将新启动子与载体p HCMC04-sva连接,并在枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 1A857中诱导表达,每12 h取粗酶液进行酶活测定。研究结果表明:除突变启动子Pglv-35以外,其余突变体启动效果均有所下降,有突变体构成的表达载体Pglv-35-pHCMC04-sva诱导表达后,得到的单位粗酶活力最高点出现在36 h处,较突变前提高1.31倍。PglvM1作为诱导型启动子Pglv的改造产物,其各个区域的相互影响较为紧密。通过对启动子关键区域单独或同时突变,仅获得一组启动能力有所提高的启动子Pglv-35,这为今后针对启动子的思考、研究方向提供参考。