2020, 39(3):1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.001 CSTR:
摘要:L-天冬酰胺酶(L-Asparaginase,EC 3.5.1.1,L-ASNase)广泛应用于食品和医药领域。为实现重组L-ASNase的高产,在3 L罐水平研究了搅拌转速与补料分批发酵条件对Bacillus subtilis/ASNΔ25/B2菌体生长与产酶的影响。通过优化确定补料分批发酵条件如下:发酵0 ~ 8 h搅拌转速:700 r/min;发酵8 h后搅拌转速:900 r/min;发酵16~28 h:恒速流加(18.75 mL/h)蔗糖(800 g/L),恒速流加(32 mL/h)酵母蛋白胨(200 g/L)和玉米浆(80 g/L)混合氮源。基于以上发酵条件,L-ASNase酶活在48 h可达到1 413.6 U/mL,较分批发酵提高了66.2%,生产强度提高了24.6%。研究结果为重组L-ASNase工业化生产提供了基础数据。
ULIHO Alphonse,杨套伟,苑曼曼,徐美娟,张显,MUGISHA Samson,周俊平,饶志明
2020, 39(3):9-15. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.002 CSTR:
摘要:通过提高枯草芽孢杆菌来源的氨肽酶底物结合区域氨基酸的疏水性,提高氨肽酶YwaD的热稳定性。基于氨肽酶底物结合区域氨基酸特性分析,选定亲水性氨基酸残基N385为目标,通过定点突变使其突变为疏水氨基酸残基L385,获得突变体N385L。结果表明,与野生型ywaD相比,突变体N385L酶热稳定性明显提高,在80 ℃放置30 min,野生型YwaD完全失活,而突变体N385L仍保留20%的酶活力。另外,突变型N385L对底物氨基酰基-硝基苯胺的亲和力提高了47.4%,催化效率提高了28.5%。该研究有利于提高氨基肽酶工业应用前景。
2020, 39(3):16-23. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.003 CSTR:
摘要:利用易错PCR技术结合高通量筛选技术对源于/Sulfolobus acidocaldariusATCC 33909 的MTSase进行定向进化,获得一个酶活提高的突变体酶D-6。基因分析表明,突变体酶发生了2个位点突变:G432D/G586D,其中突变位点G586D位于Aβ8与AEα14的loop环上。将野生型MTSase和突变体酶D-6进行蛋白质纯化后,测定其酶学性质,结果表明:突变体酶D-6的比活力为野生型MTSase的1.22倍;野生型的/Km值为4.74 mmol/L,而突变体D-6为2.77 mmol/L,表明其对底物亲和性较野生型有所提高。
2020, 39(3):24-31. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.004 CSTR:
摘要:L-苹果酸是一种重要的C4化合物,广泛应用于食品、化工和医药行业。本文中以米曲霉为出发菌株,研究氮源种类、CaCO3 质量浓度、搅拌转速和通气量等关键营养条件和环境条件对Aspergillus oryzae形态和产L-苹果酸的影响。最优发酵条件为:胰蛋白胨为氮源、CaCO3质量浓度为80 g/L、搅拌转速为600 r/min、通气量为2 vvm。进一步分析菌体形态与L-苹果酸产量的关系,得出当单位体积发酵液菌球总体积(V值)为76.4 mm3/mL时,L-苹果酸产量最高达109.9 g/L。
2020, 39(3):32-40. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.005 CSTR:
摘要:从 Aspergillus pseudoglaucus基因组中克隆酸性蛋白酶App基因,分别将其自身前导肽基因pro、来自 Candida tropicalis的candidapepsin前导肽基因 CP、Saccharomyces cerevisiae的proteinase A前导肽基因> PP、Rhizomucor miehei的proteinase前导肽基因RP、Candida albicans的aspartic proteinase 2前导肽基因 SP导入基因的5′端,获得含不同前导肽的App基因片段,于 Escherichia coli中表达。SDS-PAGE结果显示,不加前导肽时,蛋白质不表达;酶活测定结果显示,加入自身前导肽时,蛋白质proApp在55 ℃、pH 2.8条件下有最大酶活质903 U/mg。而其他前导肽能使蛋白质表达但蛋白质无酶活。圆二色谱结果显示,前导肽能够改变蛋白质二级结构组成,使其无法正确折叠。乳蛋白水解结果显示,在55 ℃,pH 2.2条件下,proApp有最大水解活力252 U/mg。该研究表明特定前导肽对蛋白酶异源表达与水解功能的重要性,同时为酸性蛋白酶水解乳蛋白提供了良好的研究基础。
2020, 39(3):41-48. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.006 CSTR:
摘要:采用二氯甲烷和正己烷2种溶剂,分别进行同时蒸馏萃取(SDE)工艺萃取艾叶挥发油,对得物进行气质联用(GC-MS)成分分析,测定其抑菌活性的差异,并通过扫描电镜(SEM)探究艾叶挥发油抑菌作用的机理。结果表明, SDE比水蒸气蒸馏萃取节省时间1 h,提取率达1.5%,是后者的3倍。SDE(正己烷)的得物抑菌活性更强,最低抑菌浓度集中在6.25 μL/mL,GC-MS结果可知其成分的92.95%是水蒸气蒸馏得物和SDE(二氯甲烷)的公共主要成分,SEM结果显示艾叶挥发油可作用于微生物细胞壁结构,从而达到抑制效果。
2020, 39(3):49-55. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.007 CSTR:
摘要:内质网(ER)腔内的甘露糖基化修饰共同存在于N-糖基化、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定化、O-和C-甘露糖基化中,对于真核生物来说具有重要的作用。ER腔内的甘露糖基化的底物供体为多萜醇磷酸甘露糖(Dol-P-Man),因此Dol-P-Man的合成对于理解不同种类的糖基化修饰具有重要的意义。本研究原核表达纯化了酵母Dol-P-Man的合成酶(Dpm1),并鉴定了重要的DXD motif。利用纯化的Dpm1蛋白,及简单的植烷醇(Phytanol)代替复杂的多萜醇(Dolichol),体外酶法合成了Dol-P-Man的替代结构Phy-P-Man。在N-糖基化途径中Alg3催化Dol-PP-GlcNAc2-Man5和Dol-P-Man生成Dol-PP-GlcNAc2-Man6。通过体外酶反应,本研究证明Phy-P-Man同样能够作为Alg3的底物供体用于N-糖基化途径的研究,为以后合成高甘露糖型的N糖结构及GPI、O-和C-甘露糖基化的研究奠定了基础。
2020, 39(3):56-64. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.008 CSTR:
摘要:通过构建大肠杆菌( Escherichia coli)W3110 MetD吸收系统编码基因 metI、metN、metQ单个缺损菌株,获得胞外蛋氨酸吸收速率最小菌株;游离及染色体整合表达 YjeH和 YeaS分泌系统编码基因 yjeH和 yeaS,研究增强蛋氨酸分泌与弱化蛋氨酸吸收集成改造策略对菌体胞外蛋氨酸积累和生物量的影响,为理性构建蛋氨酸高产菌株提供可行策略。实验结果表明,基因 metI的缺损对胞外蛋氨酸的吸收影响最大,吸收速率降低了16.7%;游离表达基因 yjeH和 yeaS,胞外蛋氨酸开始积累,胞外蛋氨酸最大积累量为0.21 g/L和0.18 g/L;染色体整合表达基因 yjeH和 yeaS,胞外蛋氨酸的最大积累量为0.48 g/L和0.25 g/L,与游离表达相比提高了128%和38.9%。增强蛋氨酸分泌与弱化蛋氨酸吸收集成改造策略对于促进胞外蛋氨酸的积累效果显著,可以作为理性构建蛋氨酸高产菌株的策略。
2020, 39(3):65-70. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.009 CSTR:
摘要:α-酮戊二酸作为一种重要的有机酸,在食品、化工、医药等领域具有广泛的用途。目前,发酵法是生产α-酮戊二酸最具优势的方法。但在解脂亚洛酵母发酵生产α-酮戊二酸的过程中,丙酮酸作为副产物总是大量积累。这2种酮酸物化性质相似,为下游分离提取过程造成了很大的困难。研究对比3种不同钙盐对酮酸分离的影响,建立了一种有效分离发酵液中α-酮戊二酸的钙盐沉淀方法。采用CaCO 3为α-酮戊二酸的最佳沉淀剂,α-酮戊二酸的回收率和纯度分别为82.5%和98.89%。同时,结果表明在偏中性和高温作用下,丙酮酸的稳定性受到影响,丙酮酸分离不适用于钙盐沉淀法。该研究可为酮酸的分离提取过程提供重要的理论参考。
2020, 39(3):71-80. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.010 CSTR:
摘要:硫酸软骨素是一种重要的糖胺聚糖,广泛应用于医药、食品、保健品行业。为了提高硫酸软骨素类似物果糖软骨素的生产,通过过量表达磷酸葡糖胺变位酶(GlmM)、葡萄糖胺合酶(GlmS),优化融合蛋白glmM-glmS的表达水平,获得了最优工程菌株E. coli K4-H-glmM-glmS,并确定了最适IPTG浓度(0.4 mmol/L)以及诱导温度(37 ℃)。最后,在5-L罐水平下,借助DO-stat补料模式,果糖软骨素的产量达到了3.99 g/L,较原始菌株提高了108.9%,为工业化生产果糖软骨素奠定了基础。
2020, 39(3):81-86. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.011 CSTR:
摘要:本研究以真空冷冻干燥及高能纳米冲击制备的麦苗粉为原料制备泡腾片,分别研究了麦苗粉添加量(质量分数)、崩解剂(NaHCO3∶柠檬酸)配比和甜叶菊糖苷添加量对麦苗粉泡腾片冲泡特性的影响。在单因素试验的基础上,采用正交试验设计对泡腾片配方进行工艺优化,结果为:当麦苗粉添加质量分数10%,崩解剂质量配比为1∶0.7(g∶g),甜叶菊糖苷添加质量分数1%时,泡腾片的感官评分最高,外观颜色良好,具有浓烈的麦香气,直径为1 cm,pH为6,产气量为7 mL、崩解时间为2 min。
2020, 39(3):87-94. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.012 CSTR:
摘要:鱼肉中的肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶(myofibril-bound serine proteinase,MBSP)在加工过程中可降解肌原纤维,引起鱼糜制品的凝胶劣化。一种新型特异性高的鲨源抗体——单域抗体(single-domain antib odies,sdAbs),能直接与抗原结合并抑制酶的活性。研究主要完成了针对 MBSP 单域抗体制备的前期工作:文本库建立及淘选过程,以克隆表达的 MBSP 为抗原免疫铰口鲨鱼(nurse shark,Ginglymostoma cirratum),构建鲨鱼单域抗体文本库,并从中淘选针对 MBSP 的特异性单域抗体噬菌粒,最终得到 31 个能与 MBSP 特异性结合的噬菌粒,为获得抗 MBSP 单域抗体鉴定了基础,以期抑制或消除 MBSP 的活性,解决现有鱼糜制品凝胶劣化的问题。
2020, 39(3):95-103. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.013 CSTR:
摘要:热带假丝酵母是重要的工业生产菌株,但表达系统还不完善导致代谢工程育种手段受到限制。探索新的表达元件对热带假丝酵母的基因工程育种十分重要。本文通过多重序列比对从热带假丝酵母ATCC 20336基因组中扩增得到一个具有较高活性的磷酸甘油酸激酶基因(PGK1)启动子,以酵母增强型绿色荧光蛋白(yeGFP3)作为报告基因,整合到热带假丝酵母基因组上并对其表达活性进行研究。通过分离300、550、750 bp和846 bp4个长度的启动子片段分别表达yeGFP3,转化XZX宿主菌获得P-1、P-2、P-3和P-4共4个转化子。荧光显微镜结果表明,随着启动子长度的截短,荧光逐渐减弱,前3个转化子的相对荧光强度分别为P-4的4.98%、9.84%和48.4%。同时分析了4个转化子的yeGFP3转录水平,转录水平分别为P-4的5.6%、13.8%和60%。初步判断PGK1启动子至少存在2个上游激活序列(UAS)。
MUGISHA Samson,杨套伟,徐美娟,张显,ULIHO Alphonse,钱海峰,王立,饶志明
2020, 39(3):104-111. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2020.03.014 CSTR:
摘要:过氧化氢酶催化过氧化氢分解形成水和氧,主要作用是保护细胞免受活性氧(ROS)的损伤,尽管其在工业上被广泛使用,但因热稳定的不足限制了它的使用前景。本研究以Bacillus pumilus ML413来源的血红素过氧化氢酶(KatX2)为研究对象,采用定点突变技术提高其热稳定性及催化效率。利用 PoPMuSiC algorithm软件计算并预测了其潜在突变位点的折叠自由能,根据预测的结果,选择了其中自由能最低的3个位点(K117V, K117I 和 K117M)进行突变。结果发现,对K117位点进行突变,可以有效提高KatX2的热稳定性,突变体K117V在60 ℃下半衰期比野生型KatX2提高38 min,催化效率较突变前提高31.7%。根据结构分析发现,该点突变并未改变KatX2的二级结构。突变体K117V具有良好的工业应用潜力。
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