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甘油脱水酶再激活因子提高重组大肠杆菌3-羟基丙酸合成能力

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中国生物工程杂志 2011年第6期31卷 75-80页

作者：权国燕方慧英诸葛斌张波姚佳佳诸葛健江南大学生物工程学院工业微生物研究中心无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室无锡214122 江南大学食品科学与技术国家重点实验室无锡214122

甘油脱水酶是甘油转化3-羟基丙酸生物合成途径中的关键性限速酶,然而底物甘油的存在会抑制该酶的活性,从而引起3-羟基丙酸合成量的下降。因此解除底物甘油对甘油脱水酶活性的抑制作用,是提高生物合成3-羟基丙酸产量的方法之一。克隆来... 详细信息

甘油脱水酶是甘油转化3-羟基丙酸生物合成途径中的关键性限速酶,然而底物甘油的存在会抑制该酶的活性,从而引起3-羟基丙酸合成量的下降。因此解除底物甘油对甘油脱水酶活性的抑制作用,是提高生物合成3-羟基丙酸产量的方法之一。克隆来源于克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)的甘油脱水酶编码基因dhaB、甘油脱水酶再激活因子编码基因gdrA、gdrB,以及来源于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiaeW303)的乙醛脱氢酶编码基因aldH,分别构建了基因工程菌Escherichia coliJM109/pEtac-dhaB-tac-aldH和***109/pEtac-dhaB-gdrAB-tac-aldH,考察甘油脱水酶再激活因子对3-羟基丙酸生物合成的影响。在好氧条件下发酵28小时,***109/pEtac-dhaB-gdrAB-tac-aldH与***109/pEtac-dhaB-tac-aldH3-羟基丙酸合成量分别为4.0 g/L和0.54 g/L,前者与后者相比,3-羟基丙酸合成量提高了6.4倍。研究结果表明,甘油脱水酶再激活因子能有效激活甘油脱水酶的活性从而提高了目标产物3-羟基丙酸的生物合成量。

关键词：甘油重组大肠杆菌 3-羟基丙酸甘油脱水酶甘油脱水酶再激活因子

甘油脱水酶的理性设计:基因杂合改善酶的性质

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科学通报 2006年第20期51卷 2373-2380页

作者：齐向辉罗兆飞吴杰群孟晓蕾唐悦韦宇拓黄日波广西大学广西亚热带生物资源保护利用重点实验室南宁530005 南宁中诺生物工程有限公司南宁530005

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,越来越受到广泛的关注.以弗氏柠檬酸菌和克雷伯氏菌的总DNA以及宏基因组为模板,克隆并表达了3个不同来源的甘油脱水酶基因,前两者均有活力,而后者则没有活力.为了改造甘油脱水酶使其更有利于工业化生产... 详细信息

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,越来越受到广泛的关注.以弗氏柠檬酸菌和克雷伯氏菌的总DNA以及宏基因组为模板,克隆并表达了3个不同来源的甘油脱水酶基因,前两者均有活力,而后者则没有活力.为了改造甘油脱水酶使其更有利于工业化生产,通过同源建模(homology modeling)构建了这3个甘油脱水酶的三维结构,并利用一些生物信息学软件对这3个甘油脱水酶进行亚基之间的杂合改组(gene swapping)的理性设计,根据设计结果对这3种不同来源的甘油脱水酶的大、中小亚基基因分别进行了克隆.通过基因交换的方法对甘油脱水酶大、中小亚基进行了杂合,得到6种异源亚基杂合酶.部分杂合酶的酸碱稳定性、热稳定性及Vmax得到了明显的改善,同时杂合改组使本没有活力的来源于宏基因组的甘油脱水酶具有了活力而且杂合酶的热稳定性也得到了显著提高.根据构建的三维结构分析了结构差异对酶学性质的影响.

关键词：甘油脱水酶宏基因组基因置换理性设计杂合酶

甘油脱水酶结构基因(gldABC)克隆及序列分析

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食品科学 2007年第3期28卷 203-205页

作者：郑艳管艺飞刘长江沈阳农业大学食品学院食品生物技术实验室辽宁沈阳110161 辽宁省人民政府辽宁沈阳110000

以肺炎克雷伯氏菌As1.1736的基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到了目的基因(gldABC)并将该基因克隆到pMD19-TSimple载体。通过对该基因的序列分析,甘油脱水酶(gldABC)结构基因的全长为2816bp,由三个独立的开放阅读框架组成,三个独立的读... 详细信息

以肺炎克雷伯氏菌As1.1736的基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到了目的基因(gldABC)并将该基因克隆到pMD19-TSimple载体。通过对该基因的序列分析,甘油脱水酶(gldABC)结构基因的全长为2816bp,由三个独立的开放阅读框架组成,三个独立的读码框分别由1668、585、426bp组成,分别编码556、195、142个氨基酸。通过BLAST同源性分析,该基因与GenBank中已发表的gldABC基因(U60992)的核苷酸序列同源性为99.39%。氨基酸的同源性为100%。

关键词：肺炎克雷伯氏菌 1,3-丙二醇甘油脱水酶克隆

甘油脱水酶β亚基融合蛋白在大肠杆菌中的表达和纯化

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工业微生物 2005年第2期35卷 19-23页

作者：陈永胜刘长江李长彪翟景波内蒙古民族大学农学院内蒙古通辽028042 沈阳农业大学食品学院辽宁沈阳110161 宝生物工程大连有限公司辽宁大连116600

为了表达及纯化甘油脱水酶β亚基蛋白,采用PCR及DNA重组技术将甘油脱水酶β亚基基因gldB重组到含麦芽糖结合蛋白(MBP)的融合蛋白表达载体pMAL-c2x中,在大肠杆菌中进行表达。结果表明,转化重组质粒pMAL/gldB的大肠杆菌经IPTG诱导,SDS-PAG... 详细信息

为了表达及纯化甘油脱水酶β亚基蛋白,采用PCR及DNA重组技术将甘油脱水酶β亚基基因gldB重组到含麦芽糖结合蛋白(MBP)的融合蛋白表达载体pMAL-c2x中,在大肠杆菌中进行表达。结果表明,转化重组质粒pMAL/gldB的大肠杆菌经IPTG诱导,SDS-PAGE分析显示:表达出的MBP-gldB融合蛋白相对分子质量约72000,与预期大小一致,并经Westernblot分析证实。进一步通过直链淀粉树脂亲和层析纯化得到电泳均一的融合蛋白。已获得的重组甘油脱水酶β亚基蛋白有利于研究其生物学性能。

关键词：甘油脱水酶 β亚基融合蛋白大肠杆菌原核表达纯化 1,3-丙二醇

丁酸梭杆菌VPI3266甘油脱水酶和1,3-丙二醇氧化还原酶的克隆、表达

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化工进展 2016年第1期35卷 210-215页

作者：裴建军屈依然殷冉陈安娜赵林果南京林业大学化学工程学院江苏南京210037 江苏省生物质绿色燃料与化学品重点实验室江苏南京210037

对丁酸梭杆菌VPI 3266的1,3-丙二醇代谢途径关键酶甘油脱水酶（Dha B）与1,3-丙二醇氧化还原酶（Dha T）进行了研究。甘油脱水酶基因dha B全长3315bp,编码两个蛋白亚基,分别为甘油脱水酶的核心酶和脱水酶的再激活酶。前者全长2367bp,编... 详细信息

对丁酸梭杆菌VPI 3266的1,3-丙二醇代谢途径关键酶甘油脱水酶（Dha B）与1,3-丙二醇氧化还原酶（Dha T）进行了研究。甘油脱水酶基因dha B全长3315bp,编码两个蛋白亚基,分别为甘油脱水酶的核心酶和脱水酶的再激活酶。前者全长2367bp,编码788个氨基酸,后者全长918bp,编码305个氨基酸。通过构建重组质粒,使其在大肠杆菌中实现了活性表达。1,3-丙二醇氧化还原酶基因dha T全长1166bp,编码388个氨基酸,属于NADP依赖的离子激活的醇脱氢酶家族III。通过IPTG诱导,在大肠杆菌中实现了高效表达,酶活达到5.2U/m L。并通过Ni亲和柱获得了电泳纯的蛋白。蛋白相对分子质量为4.19×104。该酶的最适反应温度为50℃,最适反应pH值为10.0,在p H值8.5~10.0范围内比较稳定,在45℃保温2h,酶活还残存50%。该酶以1,3-丙二醇为底物,在生理条件下的Vmax和Km分别为29.2U/mg和19.8mmol/L。

关键词：丁酸梭杆菌甘油脱水酶 1,3-丙二醇氧化还原酶重组表达

罗伊氏乳杆菌中甘油脱水酶的催化特性及原位再激活

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应用与环境生物学报 2013年第1期19卷 30-36页

作者：马会亮陈国赵珺华侨大学化工学院生物技术与工程系厦门361021

对罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)全细胞和粗酶液催化转化甘油和1,2-丙二醇进行比较,分析其底物转化特性;使用有机溶剂制备通透细胞,外源添加辅酶B12和ATP,探索***胞内甘油脱水酶再激活机制.***胞内存在依赖于辅酶B12的甘油脱水酶... 详细信息

对罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)全细胞和粗酶液催化转化甘油和1,2-丙二醇进行比较,分析其底物转化特性;使用有机溶剂制备通透细胞,外源添加辅酶B12和ATP,探索***胞内甘油脱水酶再激活机制.***胞内存在依赖于辅酶B12的甘油脱水酶,1,2-丙二醇不会使甘油脱水酶全酶失活,而甘油会使全酶失活;其最适温度和最适pH分别为37℃和6.2;获得了制备***通透细胞的最佳条件;向通透细胞添加辅酶B12和ATP均能促进甘油脱水酶催化甘油转化,辅酶B12仅与甘油脱水酶单酶结合形成具催化活性的全酶,而ATP能协助失活辅酶脱离全酶和失活辅酶再激活过程.***与Klebsiella pneumoniae类似,胞内存在甘油脱水酶再激活机制,但来源于二者的甘油脱水酶氨基酸序列同源性较低.来源于***的甘油脱水酶是典型的依赖于辅酶B12的甘油脱水酶,尽管其序列同源性与来源于***、Citrobacter freundii的甘油脱水酶差异较大,但在胞内同样存在甘油脱水酶再激活机制,可利用该机制实现胞内甘油脱水酶原位再激活,进而达到重复利用的目的.

关键词：罗伊氏乳杆菌甘油脱水酶辅酶B12 3-羟基丙醛

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甘油脱水酶的研究进展

华侨大学学报（自然科学版） 2011年第2期32卷 125-129页

作者：王庆花方柏山华侨大学化工学院福建泉州362021 厦门大学化学化工学院福建厦门361005

甘油脱水酶是微生物发酵法生产3-羟基丙醛和1,3-丙二醇过程中的关键限速酶.文中对甘油脱水酶的结构与功能、作用机制、基因工程研究等情况进行综述,探讨了甘油脱水酶的研究进展并提出一些建议.

关键词：甘油脱水酶生物转化法结构功能作用机制基因工程

利用甘油脱水酶基因构建产3-羟基丙醛工程菌及其表达比较

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应用与环境生物学报 2013年第1期19卷 20-24页

作者：杜好勉诸葛斌方慧英张成宗红诸葛健江南大学工业生物技术教育部重点实验室无锡214122 江南大学生物工程学院工业微生物研究中心无锡214122 江南大学食品科学与技术国家重点实验室无锡214122

3-羟基丙醛(3-HPA)是一种重要的化工产品,可由甘油经甘油脱水酶作用后生成.为获得产3-HPA基因工程菌,在已构建含甘油脱水酶基因及其激活因子大亚基质粒pEtac-dhaB-gdrA的基础上,构建了包含小亚基gdrB激活因子的重组质粒pEtac-dhaB-gdrA-... 详细信息

3-羟基丙醛(3-HPA)是一种重要的化工产品,可由甘油经甘油脱水酶作用后生成.为获得产3-HPA基因工程菌,在已构建含甘油脱水酶基因及其激活因子大亚基质粒pEtac-dhaB-gdrA的基础上,构建了包含小亚基gdrB激活因子的重组质粒pEtac-dhaB-gdrA-gdrB.利用大肠杆菌通用tac启动子将该质粒在不同Escherichia coli BL21、DH5a及JM109中进行表达.阳性转化子经IPTG诱导后,提取总RNA,以cDNA为模板进行RT-PCR发现,目标基因在不同宿主都能较好转录.SDS-PAGE、酶活测定和3-HPA浓度测定结果表明,目标蛋白表达存在差异;酶活分别为4.7(±0.44)、3.5(±0.95)、8.1(±0.66)U/mg;发酵液中3-HPA的含量分别为0.012(±0.0044)、0.014(±0.003)、0.375(±0.018)g L-1,重组*** JM109/pEtac-dhaB-gdrA-gdrB具有较好的甘油脱水酶基因表达和产3-HPA性能.该基因工程菌与克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)相比,发酵副产物明显较少,有利于后期提取,为生产3-HPA提供了一条新思路.

关键词：甘油脱水酶 3-羟基丙醛大肠杆菌 tac启动子发酵

罗伊乳酸杆菌甘油脱水酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

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生物工程学报 2009年第12期25卷 1983-1988页

作者：平丽英柳志强薛亚平郑裕国浙江工业大学生物工程研究所杭州310014

迅速升温的生物柴油投资热导致了其副产物甘油的大量积累,这一现状使得开发和利用甘油生产各种精细化工产品备受关注。本实验通过构建基因工程菌来生物转化甘油生产3-羟基丙醛,为甘油下游产品的开发开辟了一条新途径。3-羟基丙醛是一种... 详细信息

迅速升温的生物柴油投资热导致了其副产物甘油的大量积累,这一现状使得开发和利用甘油生产各种精细化工产品备受关注。本实验通过构建基因工程菌来生物转化甘油生产3-羟基丙醛,为甘油下游产品的开发开辟了一条新途径。3-羟基丙醛是一种重要的化学中间体,同时也是一种有效的抗菌剂和生物组织的固定剂,在化学工业中具有广泛的应用前景。实验主要利用甘油脱水酶N末端序列,并根据NCBI中公布的甘油脱水酶的氨基酸序列设计了一对克隆引物,并以菌株罗伊乳酸杆菌Lactobacillus reuteri的基因组DNA为模板进行PCR扩增,获得约为1.6kb的片段,将其克隆到T载体上进行测序,对测序结果进行分析,重新设计两端含有EcoRI和HindIII酶切位点的表达引物,利用PCR扩增得到了甘油脱水酶基因,该基因片段长度为1674bp,编码558个氨基酸。将所得片段定向克隆到pET28b载体中,并转化至大肠杆菌BL21感受态细胞中。经IPTG诱导后,进行SDS-PAGE电泳,在约65kD处检测出一蛋白表达条带,另外还对该重组菌进行比活力测定,最高比活力可达1.14U/mg,比野生型菌株提高了86.88%。

关键词：乳酸杆菌甘油脱水酶克隆表达