解淀粉芽孢杆菌HZ-1510壳聚糖酶基因的克隆、重组表达及其活性

为了研究壳聚糖酶的水解活性,实验进行了解淀粉芽孢杆菌HZ-1510壳聚糖酶基因编码序列的克隆,并构建了谷胱甘肽转移酶(GST)-壳聚糖酶融合蛋白表达质粒,在大肠杆菌中表达后提取、纯化得到重组蛋白,并通过生物信息学对该蛋白的信号肽、三维结构等进行了分析,最后以胶态壳聚糖溶液为底物研究了该重组壳聚糖酶的活性。结果显示,该壳聚糖酶基因的ORF长为837 bp,编码279个氨基酸,分子量为31.45 ku。在其氨基末端具有信号肽,切割点位于36和37位氨基酸之间。氨基酸序列同源性分析表明该壳聚糖酶属于GH46家族糖苷水解酶。酶的水解活性最适温度约为55°C,最适pH为5.5。而金属离子Fe3+、Ag+、Cu~(2+)、Ba~(2+)和K+对其水解活性都起抑制作用,但是Mn~(2+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)对其活性起增强作用。0.1 mmol/L的Zn~(2+)对壳聚糖酶的活性起增强作用,2.0 mmol/L的Zn~(2+)对壳聚糖酶的活性起抑制作用。本实验研究了解淀粉芽孢杆菌HZ-1510壳聚糖酶在不同条件下的水解活性,为壳聚糖酶的工业应用奠定了理论基础。     

地衣芽孢杆菌几丁质酶在枯草芽孢杆菌中的重组表达及其制备氨基寡糖的研究

将地衣芽孢杆菌 (Bacillus licheniformis) 来源的几丁质酶基因blchiA在枯草芽孢杆菌 (B. subtilis) 中进行重组表达,构建了枯草芽孢杆菌工程菌株 (B.subtilis WS9/pHY300PLK-blchiA),发酵上清液的酶活为0.73 U·mL⁻¹。对重组酶BLCHIA的酶学性质进行表征,其在pH 6.0和60 ℃时表现出最佳活性,比活为3.68 U·mg⁻¹。10 mmol·L⁻¹的铜离子 (Cu²⁺) 和亚铁离子 (Fe²⁺) 对其活性有一定促进作用,在pH 5.0~8.0和50~60 ℃下稳定性较好。此外,研究表明重组酶对脱乙酰度>95%的壳聚糖的催化能力明显优于胶体几丁质,并且水解胶体几丁质和壳聚糖的产物类型具有明显差异,以胶体几丁质为底物主要生成几丁二糖,以壳聚糖为底物可生成聚合度为2~7的壳寡糖。研究获得的重组酶BLCHIA在壳聚糖降黏和制备不同聚合度的低聚糖方面具有良好的应用前景。     

分子伴侣对壳聚糖酶OUC-Csn21c在枯草芽孢杆菌中表达的影响

壳聚糖酶广泛应用于甲壳类副产物的高值化应用,可酶解壳聚糖制备具有多种生理活性的壳寡糖。目前多通过基因工程手段对壳聚糖酶进行高效异源表达,本文选择枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis WB800作为表达宿主,并通过表达分子伴侣PrsA和CsaA提高其胞外分泌量。结果发现,只有分子伴侣CsaA可使壳聚糖酶OUC-Csn21c胞外酶活提高21.83%,达到4.76 U/mL。进一步通过SDS-PAGE蛋白电泳对其提高胞外表达量的原因进行探究,发现分子伴侣CsaA可通过提高壳聚糖酶OUC-Csn21c的胞外分泌量来提高其胞外表达量。本研究可为壳聚糖酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达提供参考。[中国渔业质量与标准,2020,10(4):57-64]     

壳寡糖的生物活性研究进展

壳寡糖具有多种生物活性,是目前仅知的唯一碱性寡糖,在食品、农业和生物医药领域应用广泛。壳聚糖酶可以特异性切割壳聚糖中的β-1,4糖苷键,形成不同聚合度的壳寡糖,因此,获得具有良好稳定性的壳聚糖酶是大规模酶法制备壳寡糖的关键。为了鉴定影响糖苷水解酶 (Glycoside hydrolase, GH) 46家族壳聚糖酶酸碱耐受性的相关氨基酸位点,选取来自芽孢杆菌 (Bacillus sp.) DAU101 (最适pH为7.5) 的壳聚糖酶为模板,以来自芽孢杆菌的壳聚糖酶Csn-BAC为研究对象,综合同源建模和序列比对的方法,选取了4个候选位点并构建了4个突变体 (V1: P68A; V2: A137G; V3: A203M; V4: H234E)。结果显示,与Csn-BAC相比,4个突变体的热稳定性均出现了不同程度的下降,而酸碱耐受性有了明显的提升。结果表明,选取的氨基酸位点对酸碱耐受性均产生了显著的影响,同时表明该策略在改造壳聚糖酶稳定性方面是一种有效的方法。     

大口黑鲈hepcidin真核表达载体构建及表达的初步研究

将大口黑鲈(Micropterus salmoides)抗菌肽hepcidin cDNA定向插入真核表达载体pPICZαA,通过SacI酶切线性化重组表达质粒pPICZαA-hepcidin,电转化毕赤酵母P.pastoris GS115,PCR扩增筛选,甲醇诱导表达等进行了hepcidin真核表达工程菌株的构建及诱导表达。结果显示:hepcidin cDNA成功插入表达载体pPICZαA,并整合到酵母基因组中;经甲醇诱导,RT-PCR检测显示hepcidin cDNA在酵母细胞中成功转录。     

链状亚历山大藻谷氨酰胺合成酶的分离纯化及酶学特性研究

本文以链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)为实验材料,通过离子交换、分子筛和疏水层析等纯化技术来分离纯化谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS),并对GS的理化特性进行研究。研究结果表明,GS分子量为430 kD,由8个分子量为55.6 kD的亚基组成;按照亚基分子量的大小判断,链状亚历山大藻GS属于GSⅠ类型。GS反应的最适pH和温度分别为8.0和25℃,Mg~(2+)离子参与的GS反应,GS活力表达最高,Cu~(2+)、K+、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Ca~(2+)、Ce~(2+)、Mn~(2+)对GS活力均有一定的抑制作用,Fe~(2+)和Fe~(3+)则完全抑制了GS活力。     

三相流化床生物反应器同时产酶同时降解壳聚糖的研究

采用多孔聚酯泡沫块固定里氏木霉大三相流化床固定化反应器中同时产酶同时降解壳聚糖，结果表明，通过控制降解时间可以得到不同平均聚合度的降解物，在28℃，pH4.8，通气量2.5vvm条件下，重复利用菌丝降解2%（w/v)浓度壳聚糖，每批产生的壳聚糖酶活力平均达到150mU.mL^-1以上，壳聚糖平均降解率为72%以上，利用此固定化反应器，在45天内连续进行15批同时产酶降解试验，结果发现壳聚糖酶活和壳聚糖降解率能保持稳定。     

鲤生长激素酵母工程菌的分泌表达和产物纯化

取本室构建的鲤生长激素毕赤酵母工程菌GS115 (pPICZαA -GH) ,甲醇诱导 ,SDS -PAGE检测 ,证明重组鲤生长激素 (RecombinantCarpGrowthHormone ,rcGH)在酵母中得到分泌表达。重组酵母菌生长曲线显示 ,细胞从培养第 8小时进入对数生长期 ,至 32hOD660 升至峰值 11.5 ,此后OD660 缓慢下降。在以 10 0 %甲醛按 0 .5 %添加量诱导至 72h、pH为 6 .0时 ,rcGH表达量最高。凝胶扫描分析 ,分泌表达的rcGH占上清总蛋白的 36 .4 1% ,表达量为 30 0～ 4 0 0mg/L发酵液。经离子交换层析法纯化表达产物 ,纯度可达 95 %。纯化的rcGH注射奥尼罗非鱼 ,结果表明具有明显的促生长作用     

微生物几丁质酶的研究进展、应用及展望

从海洋微生物橙黄小单孢菌 (Micromonosprra aurantiaca) 的基因组DNA中克隆到一条新型的碳水化合物18家族几丁质酶基因Machi3,并成功在大肠杆菌 (Escherichia coli) 中表达。该酶的最适反应温度和pH分别为55  ℃和7.0,在低于55  ℃和pH 6.0~9.0范围内稳定性较好。镁离子 (Mg²⁺)、钙离子 (Ca²⁺)、吐温40 (Tween 40) 和吐温80 (Tween 80) 对MaChi3的酶活力有轻微的促进作用。该重组酶对α-几丁质、胶体几丁质、虾壳粉、不同脱乙酰度 (50%~95%) 的壳聚糖、淀粉及纤维素均具有水解活性,其中以胶体几丁质为底物时酶活力最高 (2.24 U·mg⁻¹)。由扫描电镜结果可知,几丁质经盐酸 (HCl) 预处理后得到的胶体几丁质纤维结构变得松散,更有利于MaChi3的水解作用。以胶体几丁质为底物时动力学参数K_m和V_max值分别为5.93 mg·mL⁻¹和8.58 μmol·(min·mg)⁻¹。此外,胶体几丁质经MaChi3酶解后生成的主产物为N, N-二乙酰基壳二糖,产率 (几丁质) 为285.54 mg·g⁻¹。该酶展现出良好的酶学特性,为其在几丁质资源中的开发和应用奠定了基础。

     

枯草芽孢杆菌表达柱状黄杆菌lip基因口服疫苗对草鱼免疫保护效果的研究

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是一种水产益生菌,最近也被用作口服疫苗的投递载体。本研究利用前期筛选到的柱状黄杆菌(Flavobacterium columnare)保护性抗原基因lip,与pBE2R载体连接后,以质粒的方式转入枯草芽孢杆菌WB800中,构建了重组菌株WB800 (pBE2R-lip)。聚丙酰胺电泳和免疫印迹实验表明,枯草芽孢杆菌WB800 (pBE2R-lip)能表达lip蛋白,其分子量约为32 kDa。利用枯草芽孢杆菌WB800 (pBE2R-lip)口服免疫草鱼(Ctenopharyngodon idellus)后,通过酶联免疫吸附实验,在受免草鱼血清中检测到特异性抗体效价的上升,在人工感染实验中,受免草鱼的免疫保护率为52.4%。本研究表明,利用枯草芽孢杆菌能有效表达柱状黄杆菌的lip基因,以其作为口服疫苗能引起草鱼的免疫应答并提供免疫保护效果。     

甲壳低聚糖酶法制备工艺的优化

为制备具有较好水溶性和生理活性的甲壳低聚糖,本实验选用纤维素酶对壳聚糖进行降解,以还原糖浓度作为衡量降解效果的指标,通过单因素实验和正交实验优化酶解制备工艺,获得最佳酶解条件为:酶浓度1600U/g、温度55℃、反应时间7h、pH值5.4,在该条件下获得的酶解产物还原糖浓度为2.52mmol/L。得到的酶解液通过超滤分离,获得分子量小于10KDa的甲壳低聚糖,其产率达到69.51%。     

驼海燕内脏中蛋白酶的提取及其酶学性质的研究

以驼海燕为原料,用丙酮沉淀法制备蛋白酶粗酶,并对其酶学性质进行研究。试验结果表明,提取蛋白粗酶的最佳条件为:原酶液与丙酮的体积比为1∶1.6;蛋白酶反应的最适温度为45℃,最适pH值为8.1;pH为7～9时可保持较高的酶活力;蛋白酶的酶活力在20～50℃基本稳定。酶促反应结果表明,Na+、K+、Li+、Mg2+对蛋白酶活力具有促进作用,而Zn2+、Cu2+、Hg2+能抑制蛋白酶的活力,EDTA对蛋白酶活力的影响甚微。酶动力学方程表明,最大反应速度vmax=5.99U/mL,米氏常数Km=0.69g/mL。     

紫菜活性肽复合酶法制备与清除羟自由基作用

以条斑紫菜为原料,利用胰蛋白酶和木瓜蛋白酶组成的复合酶水解紫菜蛋白制备生物活性肽并研究清除羟自由基作用。采用单因素试验考察胰蛋白酶与木瓜蛋白酶的比例、底物质量浓度、酶用量、水解温度、水解时间、pH对羟自由基清除率及水解度的影响,响应面法优化酶解条件,SephadexG-15凝胶层析法测定活性肽的分子质量分布。试验结果表明,复合酶最佳酶解工艺条件为胰蛋白酶与木瓜蛋白酶复合酶比例1.67,底物质量浓度20mg/mL,酶用量1.67%,pH 7.0,温度55℃,酶解4h,紫菜活性肽对羟自由基的清除率为80.6%,清除率为50%时的质量浓度为0.744mg/mL,分子质量大多分布于500～1500ku。     

Analysis of the α-amylase gene sequence and the enzyme activity of Indian rock oyster Saccostrea forskali

Indian rock oyster Saccostrea forskali is an important commercial species in Thailand. In this study, its full-length α-amylase (SfAmy) cDNA nucleotide sequence was investigated. The SfAmy cDNA was 1,689 bp long and contained a 1,563-bp open reading frame encoding 520 amino acid residues, including a 17-amino acid signal peptide. The molecular mass and the estimated isoelectric point (pI) of the deduced mature S. forskali α-amylase (SfAMY) were 55.948 kDa and 6.45, respectively. The deduced protein sequence showed 45–88 % identity to other mollusk AMYs. The molecular weight was confirmed by the weight of the purified native enzyme. The specific activities of crude and purified native enzymes toward 1 % starch were 29.53 and 187.42 U/mg. In addition, the obtained recombinant SfAMY also showed activity in digesting 1 % starch. The specific activities of the crude and purified recombinant proteins were 11.8 and 46 U/mg. Both enzymes showed optimal activity temperature at 40 °C but their optimum pH values were different, 6.0 for the native and 5.0 for the recombinant. The expression of SfAmy examined by RT-PCR showed the highest levels in the digestive gland but none was observed in the adductor muscle.     

鲤鱼2种脂蛋白脂肪酶基因的cDNA克隆、表达及其酶活性

为研究鲤脂蛋白脂肪酶 (CcLPLs)的基因特征、时空表达分布及酶活性,实验利用基因组同源搜索获取鲤CcLPLs同源基因并分析其序列特征;通过荧光定量PCR(qPCR)方法对CcLPLs在不同组织的表达进行分析;采用原核表达系统获取CcLPLs重组蛋白,并使用对硝基苯酚法测定各重组蛋白的酶活性。结果显示,鲤基因组中挖掘到5个CcLPLs基因(CcLPLA1a、CcLPLA1b、CcLPLA2a、CcLPLA2b^*和CcLPLBa),经验证,CcLPLA2b^*是假基因,共线性分析显示,鱼类特有基因组加倍过程中出现基因丢失的现象,而鲤特有的基因组加倍致使鲤存在5个CcLPLs。CcLPLA1a和CcLPLA1b核苷酸序列和氨基酸序列相同,同源性分析显示,CcLPLBa与CcLPLA1s的同源性为64%,与CcLPLA2a同源性为50.8%。qPCR结果显示,CcLPLs的表达量在肝脏、心脏、脂肪、肌肉、脑、肠道和脾脏中依次降低,在各个组织中,各基因表达量从高到底依次为CcLPLA1s、CcLPLA2a和CcLPLBa。鲤正常投喂、饥饿及再投喂状态下CcLPLA1s和CcLPLA2a在肝脏、肌肉和脂肪组织中的表达结果显示,饥饿状态下,CcLPLA1s和CcLPLA2a在肝脏中的表达量高于正常投喂组,而在肌肉和脂肪中低于正常投喂组;再投喂后,CcLPLA1s和CcLPLA2a在肝脏中表达水平降至正常投喂组,而在肌肉和脂肪中表现为先升高后降低的趋势。通过构建具有促溶效果的原核表达载体,分别获得了原核表达重组蛋白Skp-CcLPLs和SlyD-CcLPLs,酶活性测定结果显示,重组蛋白其脂蛋白脂肪酶活性从高到低依次为CcLPLA1a、CcLPLBa和CcLPLA2a,最适pH均为8.0,发挥最大活性的NaCl浓度为0.6 mol/L。本研究探讨了鲤CcLPLs同源基因在进化中的表现,对CcLPLA1s、CcLPLA2a和CcLPLBa的时空表达进行了分析,测定了投喂和饥饿对CcLPLA1s、CcLPLA2a表达的影响,揭示鲤饥饿胁迫下脂质代谢及响应对策,为控制鲤脂肪含量提供靶点,成功进行重组蛋白的原核表达并测定了其酶活性,为鱼类脂蛋白脂肪酶研究提供参考。

     

Cellulase degradation of shrimp chitosan for the preparation of a water-soluble hydrolysate with immunoactivity

ABSTRACT:   Samples of colloidal chitin and chitosans with deacetylation degrees (DD) of 50, 65, 75 and 95% (DD50, DD65, DD75 and DD95, respectively) were prepared from shrimp chitin. The hydrolytic activity of cellulase on these samples increased with the increasing DD of chitosan, with DD95 being the most easily hydrolyzed. Colloidal chitin was hardly hydrolyzed. The optimal reaction temperature and pH for cellulase digestion of chitosan were 55°C and pH 5.2, respectively. During cellulase digestion of chitosan, the 9-h hydrolysate had the highest enhancing effect on the proliferation of a human hybridoma cell, HB4C5. This hydrolysate is composed of low-molecular-weight chitosan (LMWC), with a molecular mass of 20.0 kDa, and chitooligosaccharides, which are composed of sugars with a degree of polymerization of 1–6. In vitro , the 9-h hydrolysate increased both cell proliferation and immunoglobulin (Ig)M secretion of HB4C5 because of the presence of chitooligosaccharides for the former activity and LMWC for the latter activity. In vivo , samples of the chitosan hydrolysate, chitooligosaccharide mixture and LMWC significantly increased the levels of serum IgG and IgM, and enhanced concanavalin A- and lipopolysaccharide-induced proliferation of mouse lymphocytes.