Rational design of glycerol dehydratase： Swapping the genes encoding the subunits of glycerol dehydratase to improve enzymatic properties

1,3-propanediol (1,3-PD) is an important material for chemical industry,and there has been always much interest in the production of 1,3-PD using all possible routes. The genes encoding glyc-erol dehydratase (GDHt) from Citrobacter freundii,Klebsiella pneumoniae and metagenome were cloned and expressed in E. coli. All glycerol dehy-dratases but the one from metagenome could be detected to show enzyme activities. In order to im-prove the enzymatic properties of GDHts,the genes encoding α and β-γ subunits were cloned,and the enzyme characteristics were evolved by rational de-sign based on their 3D structures which were con-structed by homology modeling. Six heteroenzymes were obtained by swapping the α subunit genes of these three different-source-derived GDHts. The pH,thermal stability and Vmax of some heteroenzymes were dramatically improved by 2―5 times compared with the wild one (GDHtKP). The GDHt cloned from metagenome,originally proved to be with no enzyme activity,was converted into active enzyme by swap-ping its subunits with other different GDHts. In addi-tion,the effect of subtle 3D structural changes on the properties of the enzyme was also observed.     

限制性内切酶MluⅠ基因的合成、克隆和初步表达

在已知基因序列但缺乏DNA模版的情况下,人工设计合成多条引物,采用重叠PCR技术体外人工合成899bp的MluⅠ基因和1 312bp的M.MluⅠ基因.并将合成的MluⅠ基因连接到表达载体pet30a上,重组表达载体构成pet30a-MluⅠ,将M.MluⅠ基因连接到表达载体PUC19上,重组表达载体构成PUC19-M.MluⅠ.测序结果显示,载体构建成功后利用体外重组转化技术,将pet30a-MluⅠ和PUC19-M.MluⅠ转入T7expression E.coli表达菌株中.重组工程菌经IPTG诱导,用SDS-PAGE鉴定,发现限制性内切酶MluⅠ成功表达.该酶的成功表达不仅为后续研究提供了材料,而且为实验室制备限制性内切酶在方法上开辟了新的途径,为更多新发现的内切酶基因的成功克隆提供了参考.     

129小鼠CgA基因cDNA5‘端部分片段及CgA基因的克隆

通过ＲＴ－ＰＣＲ方法,从１２９小鼠脑组织中克隆到ＣｇＡ基因ｃＤＮＡ５‘端部分片段,序列分析结果表明：所克隆到的片段序列与文献中完全一致,以此片段为探针,从１２９小鼠基因组库中筛选获得阳性噬菌体１－１,克隆了ＣｇＡ基因,并与文献中的小鼠ＣｇＡ基因限制性内切酶图谱进行了比较分析。     

黄斑蓝子鱼CRH基因的克隆及其在浅水应激后的mRNA表达

鱼类应激时主要启动两种生理反应系统,即交感-嗜铬组织系统/和/或下丘脑-垂体-肾间组织轴(HPI轴)系统.在实际生产操作中,鱼类容易受到浅水暴露应激.为了探讨黄斑蓝子鱼在受到浅水应激后HPI轴是否被激活,本研究克隆了下丘脑中启动HPI轴活性的关键因子—促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)的基因,并检测其在应激前和受到浅水应激后不同时间点(0、20、40、60、80 min)的mRNA水平.结果显示,CRH前体的cDNA全长为1025 bp,编码170个氨基酸(aa),分别由一个信号肽(24个aa)、一个功能未知保守区(13个aa)和一个成熟肽(41个aa)组成;该CRH前体和成熟肽与其他鱼类的相应肽分别具有62%-98%和78%-100%的序列相似性.当鱼体受到短暂(4 min)浅水应激后80 min内,脑中CRH mRNA水平在应激前后无显著变化(P>0.05),说明黄斑蓝子鱼在受到急性浅水应激后可能主要启动交感-嗜铬组织系统而不是HPI轴.     

酸性木聚糖酶产生菌XYW5的筛选及酶学性质

【目的】选育优良的产酸性木聚糖酶的微生物,考察酸性木聚糖酶的酶学性质(尤其是pH值为4.0),为实现纤维素乙醇低成本清洁生产打下基础。【方法】从广西大学农场采集土壤,富集后经产酸性木聚糖酶的培养,比较酸性木聚糖酶酶活力,选育酸性木聚糖酶高产菌株,鉴定菌种,分析酶学性质。【结果】筛选出产酸性木聚糖酶酶活力较高的菌株XYW5。扩增菌株XYW5的ITS rDNA序列,经测序分析比对,将其初步鉴定为日本曲霉Aspergillus japonicus XYW5。菌株XYW5产酸性木聚糖酶和酸性木糖苷酶的酶活力最高分别达(26. 26±0. 97)U/mL和(0.63±0.02) U/mL,比活力分别为(85.50±0.63) U/mg和(1.80±0.01) U/mg;其酸性木聚糖酶最适温度和最适pH值分别为65℃和6.5,酸性木糖苷酶最适温度和最适pH值分别为70℃和4.5;酸性木聚糖酶兼有酸性CMCase酶活力,达到8.54 U/mL。【结论】菌株XYW5所产的酸性木聚糖酶具有开发成为优良工业酸性木聚糖酶的潜力。     

人锰超氧化物歧化酶cDNA基因的克隆

利用人胚胎肝组织提取总ＲＮＡ,从总ＲＮＡ 中分离纯化出ｍ ＲＮＡ,经逆转录得到ｃＤＮＡ 第一条链,并以之为模板和相应寡聚脱氧核苷酸为引物,进行ＰＣＲ 合成人锰超氧化物歧化酶ｃＤＮＡ 基因,将所得ｃＤＮＡ 克隆到质粒ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＳＫ 上,转化大肠杆菌ＤＨ５α细胞,进行诱导表达筛选,将筛选的克隆进行ｃＤＮＡ 全序列测定     

痘病毒F10L基因的克隆及生物信息学分析

将古浪山羊痘病毒的基因组DNA提取出来,并设计引物进行PCR扩增,克隆F10L基因的DNA序列.为了分析山羊痘病毒F10蛋白的分子特征,将PCR产物连接到p GEM-T Easy载体后转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞,筛选阳性克隆进行序列测定,利用生物信息学软件对F10L基因序列进行预测分析.结果显示,F10L基因序列由1 335个核苷酸组成的开放阅读框,编码444个氨基酸残基组成的多肽,蛋白质分子质量的理论值53.01 ku,理论等电点为7.14.该蛋白的二级结构中,α螺旋占12.44%,β折叠占15.73%,其余71.83%为无规则卷曲.多序列比对分析显示,不同羊痘病毒分离株F10L序列高度保守,一致性在97%以上.此研究结果为进一步研究F10蛋白的生物学功能和羊痘病毒早期蛋白的分子相互作用奠定了基础.     

重组草酸青霉生淀粉糖化酶的酶学特性鉴定

【目的】了解在毕赤酵母中表达的来源于草酸青霉(Penicillium oxalicum)GXU20的重组生淀粉糖化酶的酶学特性。【方法】用3,5-二硝基水杨酸法测定pH值、温度、金属离子和化学试剂对纯化的重组生淀粉糖化酶的活力的影响,同时测定酶的底物特异性、酶对生淀粉的吸附能力以及酶对不同生淀粉的水解效率等,用高效液相色谱法对该酶水解生木薯淀粉的产物进行分析鉴定,用扫描电子显微镜观察重组酶对不同生淀粉颗粒的水解方式。【结果】重组生淀粉糖化酶rPoGA15A的最适pH值为4.5,最适温度为65℃,在pH值为2.0~10.0时,重组酶具有较好的pH耐受性,温度小于50℃时,酶的稳定性好。除Ag~+、Cu~(2+)和SDS之外,其他大部分金属离子和化学试剂对重组酶的酶活力影响不大。重组生淀粉糖化酶对大米和玉米生淀粉的活性较高,对木薯和马铃薯生淀粉的活性次之,重组生淀粉糖化酶rPoGA15A对不同生淀粉的吸附能力与其对相应不同生淀粉的水解活性大小呈正相关。扫描电子显微镜观察表明重组生淀粉糖化酶对不同生淀粉颗粒的降解作用明显,水解方式各有特点。高效液相色谱分析表明该重组生淀粉糖化酶水解生木薯淀粉的产物仅有葡萄糖。重组生淀粉糖化酶rPoGA15A在40℃下对大米和玉米生淀粉水解72h后水解率分别达到86.5%和71.9%。【结论】重组生淀粉糖化酶具有广泛的pH耐受性,对生淀粉具有高水解活性,在生淀粉的水解和生料同步糖化发酵生产酒精中有一定的应用潜力。     

Alkalibacterium sp. SL3中α-半乳糖苷酶基因的克隆、表达和性质研究

以大布苏盐碱湖分离菌Alkalibacterium sp. SL3的DNA为模板,利用PCR扩增α-半乳糖苷酶基因(galSL3),构建重组质粒pET-22b-galSL3,转化至大肠杆菌BL21（DE3）诱导表达重组酶（rGalSL3）. 通过镍柱亲和层析分离纯化重组酶,并对纯化的重组酶进行性质研究. 研究表明,纯酶rGalSL3最适pH值为5.5,最适温度为55℃;该酶在pH值 5.0~10.0保持90%以上的剩余酶活,在50℃有非常好的热稳定性. 在0~1.5mol·L^-1 NaCl溶液中该酶的酶活基本不受影响,在3.0mol·L^-1 NaCl溶液中有很好的稳定性. Pb²⁺、Ca²⁺、Co²⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Triton-100和β-mercaptoethanol等对重组酶的活性有明显的促进作用. 该酶水解对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷的K_m、v_max和k_cat分别为(2.64±0.02)μmol·mL^-1、(454.55±0.59)μmol·(mg·min)^-1和(347.73±1.27)s^-1. 重组酶可水解蜜二糖和棉籽糖,不能水解瓜尔豆胶.     

郑麦366γ-醇溶蛋白基因的克隆、系统进化和乳糜泻毒性分析

采用基因组PCR法,从强筋优质小麦品种郑麦366中克隆得到12个具有独特编码区的γ-醇溶蛋白新基因(命名为ZH366R-1-ZH366R-12,GenBank注册序列号为JN849083-JN849089和JX828391-JX828395),其中,ZH366R-5、ZH366R-8、ZH366R-11和ZH366R-12有完整的开放阅读框,除ZH366R-8存在一个额外的半胱氨酸(C)外,其他3个基因均具有γ-醇溶蛋白的典型分子特征,含有8个保守的半胱氨酸残基.克隆基因与42个来源于强筋优质小麦品种或代表普通小麦起源的二倍体祖先供体种的γ-醇溶蛋白的聚类分析和已知免疫多肽的分布分析表明,γ-醇溶蛋白在整个推断氨基酸序列和主要免疫肽的分布上均存在一定的基因组特异性.在重复区II含有1个额外半胱氨酸残基的γ-醇溶蛋白通常是由Gli-B1位点编码的,且在优质强筋小麦品种中均有分布,推测Gli-B1位点编码的γ-醇溶蛋白可能对面筋品质有独特贡献,而由Gli-D1位点编码的γ-醇溶蛋白,通常在重复区II分布有较多种类和数量的免疫多肽,乳糜泻(CD)毒性最强.