黑木耳漆酶基因在毕赤酵母中的表达及其酶学性质研究

应用SignalP 3.0 Server软件对黑木耳漆酶基因lac1(GenBank No.AY450405)编码的蛋白质序列进行分析,发现在其N端存在18个氨基酸的信号肽序列。通过RT-PCR克隆了lac1基因,分别构建带有自身信号肽的lac1基因毕赤酵母表达载体pPICN-lac1和以α因子信号肽替换自身信号肽的lac1基因毕赤酵母表达载体pPIC9-lac。将这两个载体转化巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115细胞,获得基因工程菌GS115-pPICN-lac1与GS115-pPIC9-lac。SDS-PAGE分析和酶活性测定结果表明,在转化后者中漆酶基因得到了有效分泌表达,而在转化前者中漆酶基因未能得到有效分泌表达。进一步研究确定GS115-pPIC9-lac菌株液体发酵的最适pH为4.0,在此发酵条件下,其分泌表达的漆酶最高酶活为0.149U·mL-1。酶学性质研究表明,该酶的最适反应温度为40℃,最适反应pH为5.0,在最适反应条件下其pH稳定性和热稳定性均较好。     

芽孢杆菌植酸酶基因在毕赤酵母中的分泌表达

根据枯草芽孢杆菌WHNB02植酸酶phyC基因全序列设计一对引物,采用PCR法从含有该基因的pUC18-phyC质粒上获得不含有信号肽序列的phyC基因表达片段,亚克隆到毕赤巴斯德表达载体pPIC9K的多克隆位点,并电转化毕赤巴斯德酵母GS115.经MD和MM平板筛选、酶活性测定,获得了阳性转化子PP9KC.首次在毕赤巴斯德酵母中实现了有生物学活性芽孢杆菌植酸酶的分泌表达,去糖基化试验表明该植酸酶的分子量为53.5 kD和50.9 kD糖基化程度不同的两种糖蛋白.用麦芽汁半合成培养基对PP9KC进行诱导培养,培养48 h后酶活可达到2453 U/mL,表达量为出发菌株的10.5倍.酶学性质分析表明,其酶促反应最适pH值为7.0,最适反应温度为65℃,经90℃处理10 min,残留酶活性为37℃时的78.2%.     

米曲霉葡聚糖酶基因(AoEGLAI)在毕赤酵母中的表达研究及其酶学特性分析

采用PTDS方法人工合成米曲霉葡聚糖酶基因(AoEGLAI),通过电击将其转化到毕赤酵母中表达,并采用DNS法对重组酶的酶学性质进行分析。结果表明:该酶耐酸但不耐热,最适反应温度为50℃,最适pH为3.0,在30—45℃和pH4—8时内切葡聚糖酶可保持90%以上酶活力,在底物CMC存在时其热稳定性有一定的提高。10 mmol/L的金属离子Cu~(2+)、Ca~(2+)、Zn~+、Gr~(3+)、Fe~(2+)和Fe~(3+)对酶有激活作用,Mn~(2+)对酶则起抑制作用。该酶对胰蛋白酶有一定的抗性,对胃蛋白酶抗性相对较差。     

土曲霉植酸酶基因在巴斯德毕赤酵母中的高效表达

参考已报道的植酸酶基因phyA全序列设计一对引物,用PCR方法从土曲霉穴Aspergillusterreus雪总DNA中扩增到去除信号肽和内含子后约1.4kb的phyA基因编码区片段,对该片段进行了克隆与序列测定。进一步用该片段构建了pPIC9K-phyA分泌型表达载体,并转化毕赤酵母穴Pichiapastoris雪GS115。通过表达产物的酶活性检测和SDS-PAGE电泳分析,植酸酶在重组转化子中得到了有效分泌和高效表达。摇瓶诱导发酵132h后发酵液中植酸酶的活性可达167u·mL-1;表达产物在pH2.0～8.0均有活性,最适pH为5.5,最适温度为55℃。     

普鲁兰酶基因在毕赤酵母中的表达研究

现代工业体系中,淀粉的加工过程是通过添加多种酶制剂逐步水解来完成的,普鲁兰酶作为一种重要的淀粉脱支酶在工业上主要用于淀粉加工中的糖化反应,在糖化反应时加入普鲁兰酶,分支点处的α-1,6连接可被普鲁兰酶水解,可以最大限度减少糊精生成量,提高麦芽糖的含量,使淀粉大分子降解效率大幅度提升。本实验含有从嗜热菌Thermogota thermarum的普鲁兰酶基因的重组质粒出发,设计引物扩增出含有双酶切位点的线性基因;选用pPIC3.5k质粒作为载体进行毕赤酵母胞内表达;双酶切质粒和基因后酶连获得正确转化子;在大肠杆菌中进行大量克隆并提取质粒,将质粒线性化后浓缩纯化,并以同源重组整合的方式电转入毕赤酵母GS115基因组中,然后筛选出甲醇利用快速型和高拷贝型的阳性转化子;对该重组菌进行了诱导,分析了其表达量。     

环糊精酶基因在毕赤酵母中的组成型表达

为实现环糊精酶在毕赤酵母中的高效表达,以优化合成的环糊精酶基CGT2为基础,构建组成型表达质粒pGAPZαA-CGT2,运用电转化方法将目的基因整合进酵母染色体,构建环糊精酶酵母工程菌X33/pGAPZαA-CGT2,经摇瓶发酵120h后,CGT2活力达0.21 U·mL~(-1);进一步对工程菌进行摇瓶发酵条件优化,确定其最优发酵条件为:pH6.5、28℃、200r·min~(-1)、每24h补加2.5%的甘油,120h后其胞外酶活力达到0.36U·mL~(-1),是优化前的1.7倍,实现了环糊精酶在毕赤酵母中的组成型表达。     

α-淀粉酶基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质研究

以克隆自野油菜黄单胞菌的α-淀粉酶基因质粒(pHN8004)为模板,通过PCR方法将α-淀粉酶基因克隆到毕赤酵母表达载体pHBM905A中,转化毕赤酵母GS115.利用甲醇对重组毕赤酵母GS115(pHBM905AM1)进行诱导,实现了表达.培养温度为28℃,用体积分数为1.0%的甲醇诱导,第7天分泌表达的α-淀粉酶酶活性最高,为1 081 U.mL-1,该酶的最适反应温度和最适反应pH值分别为50℃和5.9.     

豆豉纤溶酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

[目的]为豆豉纤溶酶的进一步研究与应用奠定基础。[方法]以从芽孢杆菌中提取的总DNA为模板,根据GenBank的豆豉纤溶酶基因(AY720895.2)DNA序列设计1对引物,克隆豆豉纤溶酶基因并进行序列测定。构建毕赤酵母表达载体pL3,在毕赤酵母中表达豆豉纤溶酶基因。[结果]经PCR扩增可获得约1.1 kb的DNA片段。序列分析表明所克隆DNA片段包含1个1089 bp的开放阅读框,编码363个氨基酸。该克隆基因与所发表的豆豉纤溶酶基因序列的核苷酸序列同源性为98%,而氨基酸序列同源性达100%。[结论]所克隆的豆豉溶纤酶基因在毕赤酵母中成功表达,且表达产物具有正常的生物学活性。     

酸性植酸酶phyB在毕赤酵母GS115中的表达

通过PCR方法扩增得到无信号肽无内含子的酸性植酸酶phyB基因,将此基因克隆至毕赤酵母表达载体pPIC9K上,并转化毕赤酵母GS115感受态细胞,获得重组毕赤酵母.在甲醇的诱导下,该植酸酶phyB基因在毕赤酵母中得到表达.经SDS-PAGE凝胶电泳分析,该重组蛋白的相对分子质量为7.5×104,而该植酸酶在大肠杆菌DH5α表达系统中表达的相对分子质量为6.0×104,这可能是由于糖基化的结果.酶学性质检测发现,表达的植酸酶最适作用温度为65℃,比野生原始菌株的提高了10℃;诱导pH值为5.5时,蛋白的表达量最高,为10 528.6 U/mL,是野生菌株的2.8倍;最适作用pH值为2.5;在70℃条件下处理60 min,该酶的相对酶活力为40%,在75℃时处理10 min,该酶的相对酶活力为10%.     

毕赤酵母表达罗氏耶尔森氏菌(Yersinia rohdei)植酸酶和酶学特性研究

按毕赤酵母偏爱密码子,将来自Yersinia rohdei的植酸酶基因(YrAPPA)进行了化学合成,并成功在毕赤酵母GS-115中异源分泌表达,重组植酸酶分泌量能达到72μg/mL。酶学特性研究结果表明:酶比活达到1 500 U/mg,重组植酸酶的最适反应温度和pH分别为55℃和4.5;纯化的重组植酸酶能耐受60℃高温,且pH 3—7.5范围内重组植酸酶有良好的稳定性;Cu~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)对植酸酶活性有抑制作用;重组植酸酶有抗胃蛋白酶和胰蛋白酶水解特性。     

烟曲霉植酸酶基因的克隆及在毕赤酵母的高效表达

根据文献报道的烟曲霉植酸酶序列，设计引物以烟曲霉CCTCCAF93044的总DNA为模板进行梯度PCR，扩增出了1条约1．4kh的带，将该片段进行DNA序列测定，其序列与已报道的烟曲霉植酸酶序列完全一致，但只编码完整的成熟植酸酶序列。将该片段克隆到毕赤酵母分泌型表达载体pPIC9K上，获得表达质粒pHBM108。该质粒转化毕赤酵母KM71所得重组子经PCR验证后进行诱导表达，其中一重组子经144h诱导，植酸酶表达量至少为1．25mg／ml，比同类报道的表达量高出60％以上，以植酸钠为底物测得酶活为11．17U／ml。     

毕赤酵母异源表达β-葡聚糖酶酶学特性的研究

根据酵母密码子的偏好性对来自某异源菌种的葡聚糖酶基因进行化学合成改造,用电转化方法整合到毕赤酵母基因组中进行表达,并对表达出的内切β-葡聚糖酶进行相关酶学特性研究。结果表明:酶的最适pH为4.5,最适温度为40℃C;酶的pH稳定性范围与缓冲溶液类型有关,为4.0—6.0;Al~(3+)对酶有激活作用,但Mn~(2+)和Cu~(2+)则会抑制酶的活性;此酶对羧甲基纤维素钠(CMC-Na)有较强的分解能力;胃蛋白酶对该酶有抑制作用。     

黑曲霉葡萄糖氧化酶基因改造及其在毕赤酵母中的表达

为构建并筛选高效表达的葡萄糖氧化酶基因毕赤酵母工程菌株,采用PCR法从黑曲霉基因组中获得葡萄糖氧化酶全长基因(GOD),采用定点突变法和重叠PCR法获得GOD~(mut)基因,将其插入到pPICZαA中,获得重组质粒pPIC-GOD~(mut),经Pme I线性化后,用电击法转化毕赤酵母菌株X33,经大量筛选,获得1株高效分泌表达的工程菌株X33-pPIC-GOD~(mut),在此基础上,去除GOD基因的信号肽,用同样的试验方法构建并筛选高效分泌表达的工程菌株X33-pPIC-GODnew,结果表明:X33-pPIC-GOD~(mut)的产酶水平为460. 3 U/mL,X33-pPIC-GODnew的产酶水平为714. 9 U/mL,是前者的1. 52倍,该酶的最适作用温度和最适作用pH值分别为40℃和5. 0,成功获得1株高效稳定表达的葡萄糖氧化酶基因毕赤酵母工程菌株。     

来源于Thermomyces sp.的植酸酶基因在毕赤酵母中的组成型表达

[目的]研究植酸酶基因在毕赤酵母中的组成型表达。[方法]用PCR方法从嗜热真菌(Thermomyces sp.)中扩增到去除信号肽和内含子后约1.4 kb的phyT基因编码区片段,并对该片段进行克隆与序列测定。[结果]序列相似性分析表明,克隆的植酸酶基因无信号肽和内含子,与报道的嗜热真菌Thermomyces lanuginosus植酸酶基因相似性最高,DNA序列相似性为95%。从验证后的转化子筛选得到了表达嗜热真菌植酸酶的重组毕赤酵母菌株p-phy T,SDS-PAGE分析显示其分子量约为45 kD,重组毕赤酵母成功表达植酸酶。与野生型菌株相比,结果显示重组植酸酶酶活性提高了12.6%,最适温度65℃,75℃仍有64%以上酶活活性;最适pH值为5.5。[结论]嗜热真菌植酸酶基因用组成型质粒能在毕赤酵母中表达。     

来源于Selenomonas ruminantium的高比活植酸酶基因在毕赤酵母中的高效表达

 应用酶解效率更高的高比活植酸酶是进一步提高植酸酶发酵效价、降低植酸酶生产成本的有效途径。根据毕赤酵母对于密码子的选择偏向,对来源于原核瘤胃微生物Selenomonasruminantium的高比活植酸酶基因phyS进行了密码子优化,将优化后的植酸酶基因phyS(m)与未优化的phyS插入到毕赤酵母转移载体pPIC9中,转化毕赤酵母得到重组子,在摇瓶水平上,phyS(m)的表达水平比phyS高10倍。在5L发酵罐中,优化后的植酸酶基因phyS(m)其蛋白表达量达到4mgml-1发酵液,效价达到1.6×106I     

黑曲霉NRRL3135菌株植酸酶基因在毕赤酵母GS-115系统中的表达

将黑曲S（Aspergillus riger）NRRL3135中的植酸酶基因转入毕赤酵母GS-115中,并整合到染色体DNA上,然后进行诱导表达。通过SDS-PAGE对表达产物进行鉴定,发现重组毕赤酵母GS-115分泌了1个约100kD的蛋白,分泌的蛋白较大。用脱糖基化酶endoglycosidase H降解后,形成了约50kD的蛋白,与植酸酶基因产物的理论值相符。通过对表达产物的酶学性质研究,发现该表达产物在pH2．5和pH5．5时具有较高植酸酶活性,同时该表达产物的最适温度约为55℃。这说明植酸酶得到正确的分泌表达。     

来源于Kosakonia radicincitans的新型植酸酶基因通过密码子优化在毕赤酵母中高效表达

将来源于Kosakonia radicincitans的新型植酸酶基因(以下命名为KrPhyS)进行密码子优化,并将其导入到毕赤酵母GS115中进行表达。结果表明:KrPhyS的蛋白分泌量可积累到45μg/mL;该酶的比活力为1.83×10~3 U/mg,最适pH为3.5,最适温度为55℃,在65℃下热稳定性较高,在pH 3.5—7.5时该酶比较稳定。以植酸钠作为底物,EDTA和Mg~(2+)等金属离子对该酶有一定的激活作用;Cu~(2+)等金属离子对该酶有一定的抑制作用。该酶还具有良好的抗胃蛋白酶水解的能力。     

植酸酶基因的定点突变及其在巴斯德毕赤酵母表面展示

为解决植酸酶在制粒过程中易变性失活的问题,以黑曲霉(Aspergillus niger)ZJUY中的植酸酶基因phy A为亲本,借助聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)介导的定点突变,对植酸酶基因的关键位点进行密码子优化、引入氢键以及二硫键Cys196-Cys446的缺失突变;凭借无缝克隆成功将锚定片段FS和携带标签Flag的目的片段phy A插入酵母表达载体pPICZαC中;采用氯化锂转化法,将构建的8个表达载体pPICZαC-FS/phy A通过同源重组的方式整合到巴斯德毕赤酵母(Komagataella phaffii)GS115基因组上。细胞免疫荧光染色和流式细胞仪检测证实,基因改良后的植酸酶在巴斯德毕赤酵母细胞表面成功展示。重组菌株A31、A61和A84的植酸酶活性均可达7 000 U/g。与分泌型植酸酶相比,展示酶具有更好的高温和酸碱耐受性,其中菌株A61在90℃水浴处理1h后仍有18%的酶活,在pH 1.6~4.0范围内,残余酶活保持在80%以上。菌株A61这一特性可以克服制粒过程中(60~90℃)植酸酶变性失活的不足,能够较好地满足动物饲料用酶的需求。     

外源过氧化物酶在毕赤酵母中的优化表达

为提高外源过氧化物酶基因在毕赤酵母中的表达量,对甲醇毕赤酵母诱导表达培养基进行优化,在培养基中添加0.5 g/L高铁血红素,每12 h补加100%甲醇至终浓度为0.5%,待酵母生长量达到最大值时加入0.5 m L/L微量元素混合物。结果表明,优化后培养基表达量是普通培养基的10.6倍,研究为后期外源蛋白进入发酵罐生产提供了理论依据。