温压结合超高压处理对芽孢杀灭作用的研究进展

 详细介绍了温压结合超高压杀菌技术的优点,指出其独特的应用优势,深入完整地综述了温压结合超高压处理对各类细菌芽孢的杀灭作用及动力学研究成果,并对温压结合超高压处理杀灭芽孢的机理做了初步总结。在此基础上,分析了该研究领域尚存在的问题,提出了未来的研究重点和方向。     

枯草杆菌漆酶重要功能位点的保守性与可变性分析

在对比分析天然枯草杆菌漆酶(CAR)的一级结构与三维空间结构的基础上,锁定了CAR的底物结合通道和铜离子结合位点,设计并构建了CAR的4种突变体.对比分析了野生型酶与4种突变体酶的性质及催化功能,结果表明,该漆酶分子中位于第二保守区的H155位点是漆酶催化所必需的,H155即使被其同义氨基酸(如Arg)替换,也会因氧化还原电势的降低而降低漆酶的催化活力,同时还会导致漆酶的热稳定性和酸碱稳定性降低,以及最适p H值酸移;位于非保守区的A158位点与I224位点的保守性对漆酶的催化是有利的,而S210G突变增强了漆酶的稳定性与催化功能,这可能与S210G突变增强了漆酶的底物通道上一段富含Pro片段的柔性有关.此外,A158/R155H突变(CAHE)可能导致漆酶不耐冷,在低温(50℃)时引起酶活明显降低.所研究的漆酶在2,2'-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)(ABTS)介体存在下,对靛蓝类染料(如靛蓝胭脂红)和三苯甲烷类染料(如结晶紫)的脱色率均高于对偶氮类染料(如甲基红和刚果红)和蒽醌类染料(如活性亮蓝),说明该漆酶对染料有一定的选择性.     

尿酸微生物传感器的研制及其动力学研究

以芽孢杆菌为尿酸氧化反应的酶源,采用氧电极为基础电极,制成尿酸微生物传感器。对细菌的诱导培养条件、电极的工作性能、电极再生以及微生物酶反应动力学行为进行了研究。在pH=8.5时,电极的线性范围为1.0×10^-5～4.0×10^-4 mol/L,检出下限为1.0×10^-6 mol/L,测得微生物膜中尿酸酶的表观米氏常数为2.8×10^-4 mol/l,酶反应活化能为47000J/mol,温度系数为1.8.     

基于单细胞光学技术探究微波和高温协同作用对微生物影响机制的研究

微波(300 MHz～30 GHz)对生物组织具有明显的热效应和生物效应,能极大程度上抑制微生物芽孢的生长,但从单分子层面研究微波和温度对干燥芽孢的影响机制鲜有报道。采用激光拉曼光镊技术(激光波长为532 nm,功率为2.5 mW),测量并对比不同温度下(50～125℃)微波处理(2 450 MHz, 150 W)芽孢的平均拉曼光谱,发现温度处于125℃时,1 017 cm^-1峰强明显下降,表明高温和微波对芽孢内膜造成了损伤。该研究还使用原子力显微镜观察不同条件下芽孢的表面形貌特征,发现处理后的芽孢表面均有附着物,极有可能为CaDPA,温度越高现象越明显,而且随着温度的上升,芽孢的尺寸也随之下降,说明微波和高温的协同作用,导致芽孢核芯分子的泄露,同时也加剧了水分子蒸发使体积减小。该研究的结论为研究微波和温度协同作用对芽孢的影响提供了特征参数,也为应用单细胞光学技术开展理化因子对微生物影响机制的研究开拓思路。     

A Novel Thermostable β-Galactosidase from Geobaciilus kaustophilus HTA42

A novel thermostable β-galactosidase gene, designated as GkGallA, from the thermophilic bacterium Geobacillus kaustophilus HTA426 was cloned and heterologously overexpressed in Escherichia coli（E, coli）. Based on the sequence analysis, GkGallA belongs to the glycosyl hydrolase family 1 that was the first β-galactosidase of bacterial origins expressed by us in this family. The apparent molecular weight of GkGallA determined by sodium deodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis is 52000. It exhibited the highest activity toward p-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside at pH 7.8 and 70℃ and displayed high thermal stability, Divalent cations are prerequisite for the activity of GKGallA, with the highest activity in the presence of Mn2＋. Moreover, the three-dimensional structure of GkGaI1A was modeled to speculate the structure of the catalytic residues and the reac- tion mechanism. The catalytic residues consisting of Glu166 and Glu355 were verified by site-directed mutagenesis.     

盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶去折叠过程的研究

分别用内源荧光光谱法、荧光相图法、荧光探针法、荧光猝灭法、蛋白质电泳法以及体积排阻色谱法研究了盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌a-淀粉酶的去折叠过程. 内源荧光光谱和荧光相图结果表明, 当变性液中盐酸胍浓度约为1.0 mol/L时, 芽孢杆菌a-淀粉酶的去折叠过程中出现一个部分折叠中间体, 其去折叠过程符合“三态模型”; 荧光探针结果表明, 在溶液中盐酸胍浓度约为1.0 mol/L时, 中间态芽孢杆菌a-淀粉酶分子中存在着能够与探针分子1-苯胺 基-8-萘磺酸(ANS)结合的稳定的疏水区域; 荧光猝灭研究给出了不同程度变性的淀粉液化芽孢杆菌a-淀粉酶中的Trp的分布情况, 结果表明中间态芽孢杆菌a-淀粉酶分子中能够被碘化钾猝灭的位于分子表面的色氨酸残基数目达到最大的8个; 蛋白电泳和体积排阻色谱结果表明, 在盐酸胍诱导的芽孢杆菌a-淀粉酶分子的整个去折叠过程中, 不会以共价键或非共价键形式形成芽孢杆菌a-淀粉酶分子之间的集聚体或集聚体沉淀. 在此基础上, 对盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌a-淀粉酶的去折叠过程进行了描述.     

碱性果胶裂解酶基因pelA在E.coli中的表达和酶学性质研究

根据核苷酸序列分析结果设计引物,通过PCR的方法,在嗜碱芽孢杆菌NTT33的总DNA和p1350中分别扩增到预计大小的片段,证明p1350中的外源DNA片段来自于嗜碱芽孢杆菌NTT33.同时也获得了含有pelA完整ORF的DNA片段.经计算,该基因表达的成熟蛋白质的分子量为34.76×103.构建表达载体pBV220-pel,在E.coliDH5a中进行表达.SDS-PAGE检测发现,表达的蛋白质分子的大小约为35×103,与预测的相符.初步研究其酶学性质发现,该酶在pH9.0～pH10.0,45℃的条件下有较高的活性,而且必需Ca2+参与反应.     

基于SERS技术的食源性致病菌芽孢拉曼光谱特征结构分析及快速识别

为了探究食源性致病菌芽孢的拉曼特征指纹图谱,实现快速识别,该研究以产气荚膜梭菌(C.perfringens)、艰难梭菌(C.difficile)和蜡样芽孢杆菌(B.cereus)的芽孢为研究对象,以柠檬酸钠还原法制备的AgNPs溶胶为基底材料,用SERS技术对芽孢进行拉曼光谱检测,解析食源性致病菌芽孢的分子结构、不同芽孢之间的异同之处。将3种食源性致病菌芽孢的SERS光谱与主成分分析(PCA)和系统聚类分析(HCA)相结合并进行对比分析,实现不同种属食源性致病菌芽孢的定性识别。结果表明,不同食源性致病菌芽孢的SERS光谱的特异性和重现性良好。芽孢光谱中Ca²⁺-DPA的拉曼振动峰数量和峰强度占主要地位,其拉曼振动峰位置在657～663, 818～820, 1 017, 1 389～1 393, 1 441～1 449和1 572～1 576 cm^-1波段。C.difficile spores SERS光谱中Ca²⁺-DPA的六个特征峰峰强度均高于C.perfringens spores和B.cereus spores,C...     

定向进化提高枯草芽孢杆菌脂肪酶的活力

通过定向进化的方法, 提高了一个新的源于枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis) 的脂肪酶 (BSL2) 的活力. 经过两轮易错 PCR 以及高通量筛选, 最终获得了比活力为野生出发酶 4.5 倍的突变体 3-1B2. 基因比对结果表明, 共有两个氨基酸发生了突变. 突变酶的酶学性质研究发现, 与野生酶相比, 它的热稳定性及 pH 稳定性略有增加, 最适温度和最适 pH 值则无太大的变化. 同源模建了 BSL2 与 3-1B2 的结构, 并与底物进行了分子对接. 结果表明, 突变体 3-1B2 的结合能比野生型 BSL2 低 1.29 kcal/mol, 活性中心 Ser77 残基与底物羰基的距离也由 0.319 nm 减小为 0.278 nm, 因而加快了酶反应速度, 提高了酶活力.     

碱性蛋白酶高产菌株的选育

以利福平抗性及牛奶平板上产生的透明水解圈的大小作为选择标记，用钴60对本实验室筛选获得的碱性蛋白酶高产菌株地衣芽孢杆菌C6进行诱变处理，筛选获得了一株酶产量大幅度提高的菌株L106，经发酵条件优化，其产酶活性稳定在19000U／mL左右，是出发菌株的1．9倍．与出发菌株相比，该菌的发酵周期也有所缩短，而产酶的最适温度和最适pH保持不变，并保持了芽孢形成较少的优良特性，具有良好的实际应用潜力。