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厌氧表达乳酸脱氢酶以提高大肠杆菌产D-乳酸光学纯度

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生物技术通报 2024年第5期40卷 290-299页

作者：王周余杰王金华王永泽赵筱湖北工业大学生命科学与健康工程学院武汉430068 发酵工程教育部重点实验室武汉430068 工业发酵省部共建协同创新中心武汉430068

【目的】为解决在D-乳酸工业发酵生产中使用农业粗加工或废弃物等廉价原料(含有少量L-乳酸)而导致终产物D-乳酸光纯降低的问题。【方法】构建了带有不同启动子的L-乳酸脱氢酶基因lldD的表达质粒:pUC19-PLD(PpflBp6)、pUC19-NLD(PnirB)及... 详细信息

【目的】为解决在D-乳酸工业发酵生产中使用农业粗加工或废弃物等廉价原料(含有少量L-乳酸)而导致终产物D-乳酸光纯降低的问题。【方法】构建了带有不同启动子的L-乳酸脱氢酶基因lldD的表达质粒:pUC19-PLD(PpflBp6)、pUC19-NLD(PnirB)及pUC19-PNLD(PpflBp6-PnirB),并将它们分别转化入大肠杆菌D-乳酸工程菌HBUT-D中,得到菌株HBUT-D3、HBUT-D5和HBUT-D7。通过LldD的酶活检测以及对NBS培养基(添加1 g/L L-乳酸)发酵结果的TOPSIS多元评估,优选出可快速去除L-乳酸且不影响D-乳酸发酵的菌株,并使用农业廉价原料进行发酵。【结果】HBUT-D7的LldD比酶活为64 U/g,L-乳酸的消耗速率为34 mg/(L·h),D-乳酸的生产强度为4.09 g/(L·h),综合评估为最优菌株。以玉米浆为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7的L-乳酸消耗速率分别为10.41 mg/(L·h)及34.75 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为4.24 g/(L·h)及3.87 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为99.07%及99.92%。以糖蜜为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7的L-乳酸消耗速率为6.87 mg/(L·h)和17.18 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为1.93 g/(L·h)及1.88 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为99.22%及99.99%。【结论】厌氧诱导启动子的表达质粒可提高菌株HBUT-D7的L-乳酸脱氢酶酶活,使其在使用廉价原料发酵时能有效消除L-乳酸,提高发酵终产物D-乳酸的光学纯度。

关键词： D-乳酸光学纯度大肠杆菌 L-乳酸脱氢酶 nirB启动子 pflB启动子串联启动子

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SUMO修饰对于DRP1维持线粒体动力学平衡的影响

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生物化学与生物物理进展 2024年

作者：张帅刘森湖北微生元生物科技有限公司湖北工业大学生命科学与健康工程学院发酵工程教育部重点实验室湖北工业大学生命科学与健康工程学院工业发酵省部共建协同创新中心

线粒体是细胞内能量代谢的中心，对于维持细胞稳态而言，其形态和功能的调控至关重要。SUMO修饰（Small Ubiquitin-like modifier modification）和DRP1（Dynamin-related protein 1）蛋白在细胞调控中扮演着重要角色，尤其与线粒体动... 详细信息

线粒体是细胞内能量代谢的中心，对于维持细胞稳态而言，其形态和功能的调控至关重要。SUMO修饰（Small Ubiquitin-like modifier modification）和DRP1（Dynamin-related protein 1）蛋白在细胞调控中扮演着重要角色，尤其与线粒体动力学密切相关。SUMO修饰是一种重要的蛋白质修饰形式，通过将靶蛋白与SUMO相连来调节这些蛋白的功能。而DRP1是线粒体分裂蛋白，负责调节线粒体的形态和功能。近年来，研究发现SUMO修饰与DRP1之间存在复杂的相互作用网络，对于线粒体的分裂、融合、自噬等方面起着重要作用。在DRP1的可变结构域中，有8个赖氨酸残基可以在MAPL(Mitochondrial-anchored protein ligase)的作用下完成SUMO修饰。并且不同亚型的SUMO蛋白对于DRP1功能的调节也不同。SUMO1修饰会使DRP1向线粒体富集，促进线粒体的分裂；SUMO2/3修饰会使DRP1向细胞质转移，减少线粒体的分裂。在实际的细胞程序中，不同亚型SUMO的修饰水平往往是由SENPs(SUMO-specific proteases)的类型决定。线粒体作为细胞中重要的能量供应细胞器，其动力学的异常往往会到导致诸多疾病的发生，例如：心肌缺血再灌注性损伤、阿尔兹海默症、脑血栓、视网膜病变等。本文综述了SUMO修饰与DRP1之间相互作用对于线粒体动力学调控的研究进展，为进一步揭示细胞调控机制和发展相关疾病的治疗策略提供一定的参考。

关键词：线粒体动力学蛋白质翻译后修饰 SUMO修饰 DRP1 线粒体分裂

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诱导同源蛋白质二聚化的方法

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：郭俊霞刘森湖北工业大学生命科学与健康工程学院工业发酵省部共建协同创新中心湖北微生元生物科技有限公司湖北工业大学生命科学与健康工程学院发酵工程教育部重点实验室

同源蛋白质二聚化是一种普遍的现象，在许多生物过程中发挥着关键作用。多数细胞事件，如信号转导、转录辅因子募集、酶激活，甚至致病途径，都通过同源蛋白质-蛋白质相互作用受到显著调节。调控同源蛋白质二聚化过程和了解其分子机制... 详细信息

同源蛋白质二聚化是一种普遍的现象，在许多生物过程中发挥着关键作用。多数细胞事件，如信号转导、转录辅因子募集、酶激活，甚至致病途径，都通过同源蛋白质-蛋白质相互作用受到显著调节。调控同源蛋白质二聚化过程和了解其分子机制对于生物医学应用以及剖析复杂的生物调控网络至关重要。邻近效应或分子的物理接近效应是生物过程中必不可少的调节因素，可以通过诱导二聚化方法来控制。基于临近诱导的化学诱导二聚化（chemically induced dimerization， CID）系统与光诱导二聚化（light induced dimerization， LID）系统为调节二聚化蛋白质的功能提供了强大的工具，并得到逐步发展。近年来，金属离子、核酸和分子主客体系统被提出作为正交控制同源蛋白质二聚化的新方法。本综述阐述了通过CID系统、LID系统以及超分子化学的手段诱导同源蛋白质二聚化的方法与应用，以期为今后同源蛋白质二聚化的应用发展提供一些参考与思路。

关键词：蛋白质-蛋白质相互作用邻近诱导同源二聚化化学诱导二聚化光诱导二聚化

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生物化学与生物物理进展 2024年第8期51卷 1848-1859页

作者：张帅刘森湖北工业大学生命科学与健康工程学院工业发酵省部共建协同创新中心武汉430068 湖北工业大学生命科学与健康工程学院发酵工程教育部重点实验室武汉430068 湖北微生元生物科技有限公司鄂州436006

线粒体是细胞内能量代谢的中心,对于维持细胞稳态而言,其形态和功能的调控至关重要。小分子泛素相关修饰物蛋白(small ubiquitin-related modifier protein,SUMO)修饰和发动蛋白相关蛋白1(dynamin-related protein 1,DRP1)在细胞调控中... 详细信息

线粒体是细胞内能量代谢的中心,对于维持细胞稳态而言,其形态和功能的调控至关重要。小分子泛素相关修饰物蛋白(small ubiquitin-related modifier protein,SUMO)修饰和发动蛋白相关蛋白1(dynamin-related protein 1,DRP1)在细胞调控中扮演着重要角色,尤其与线粒体动力学密切相关。SUMO修饰是一种重要的蛋白质修饰形式,通过将靶蛋白与SUMO相连来调节这些蛋白质的功能。而DRP1是线粒体分裂蛋白,负责调节线粒体的形态和功能。近年来研究发现,SUMO修饰与DRP1之间存在复杂的相互作用网络,对于线粒体的分裂、融合、自噬等起着重要作用。在DRP1的可变结构域中,有8个赖氨酸残基可以在线粒体锚定蛋白连接酶(mitochondrial-anchored protein ligase,MAPL)的作用下完成SUMO修饰。并且不同亚型的SUMO蛋白对于DRP1功能的调节也不同。SUMO1修饰会使DRP1向线粒体富集,促进线粒体的分裂;SUMO2/3修饰会使DRP1向细胞质转移,减少线粒体的分裂。在实际的细胞程序中,不同亚型SUMO的修饰水平往往是由SUMO特异性蛋白酶(SUMO-specific proteases,SENPs)的类型决定。线粒体作为细胞中重要的能量供应细胞器,其动力学的异常往往会导致诸多疾病的发生,例如:心肌缺血再灌注性损伤、阿尔茨海默病、脑血栓、视网膜病变等。本文综述了SUMO修饰与DRP1之间相互作用对于线粒体动力学调控的研究进展,为进一步揭示细胞调控机制和发展相关疾病的治疗策略提供一定的参考。

关键词：线粒体动力学蛋白质翻译后修饰小分子泛素相关修饰物蛋白修饰发动蛋白相关蛋白1 线粒体分裂

基于己酸菌微胶囊的无窖泥发酵浓香型白酒工艺研究

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食品与发酵工业 2024年

作者：汪江波朱嘉璐金维君荣光玉何超蔡凤娇张瑞景徐健湖北工业大学生命科学与健康工程学院工业发酵省部共建协同创新中心发酵工程教育部重点实验室工业微生物湖北省重点实验室湖北毕圣泉酒业有限公司

该研究将己酸菌复合菌液微胶囊化，以期替代窖泥发酵生产浓香型白酒。通过将己酸菌微胶囊与酒醅混合发酵，对加曲量、发酵时间、己酸菌微胶囊添加量和添加方式进行单因素试验，测定发酵结束后酒醅及酒体理化指标、风味物质含量，并结合... 详细信息

该研究将己酸菌复合菌液微胶囊化，以期替代窖泥发酵生产浓香型白酒。通过将己酸菌微胶囊与酒醅混合发酵，对加曲量、发酵时间、己酸菌微胶囊添加量和添加方式进行单因素试验，测定发酵结束后酒醅及酒体理化指标、风味物质含量，并结合多元统计分析方法，对影响发酵的主要因素进行探究。结果表明，不同发酵条件下酒醅中水分含量无明显差异，己酸乙酯含量受发酵条件变化影响比较明显。所得浓香型白酒中共检测到96种物质，其中酯类、醇类物质种类及含量占比最高，受发酵条件变化影响最大，发酵时间和加曲量是对酒体风味物质变化影响最显著的2个因素。己酸乙酯与己酸菌微胶囊添加量、发酵时间、加曲量呈正相关，与己酸菌微胶囊添加量相关性最强。该研究为无窖泥发酵生产浓香型白酒提供了参考。

关键词：无窖泥发酵浓香型白酒己酸菌微胶囊风味物质己酸乙酯

强化厌氧表达dld基因以提高大肠杆菌工程菌发酵产L-乳酸的光学纯度

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中国酿造 2024年第8期43卷 115-121页

作者：余杰李正王金华王永泽高娃赵筱湖北工业大学生命科学与健康工程学院湖北武汉430068 湖北工业大学发酵工程教育部重点实验室湖北武汉430068 湖北工业大学工业发酵省部共建协同创新中心湖北武汉430068

为去除廉价发酵原料中的D-乳酸从而提高发酵最终产物L-乳酸的光学纯度,该研究通过构建带有不同厌氧诱导启动子(pflBp6、pnirB、pflBp6-pnirB)的D-乳酸脱氢酶基因(dld)的表达质粒,并将其分别转入大肠杆菌(Escherichia coli)HBUT-L,加强... 详细信息

为去除廉价发酵原料中的D-乳酸从而提高发酵最终产物L-乳酸的光学纯度,该研究通过构建带有不同厌氧诱导启动子(pflBp6、pnirB、pflBp6-pnirB)的D-乳酸脱氢酶基因(dld)的表达质粒,并将其分别转入大肠杆菌(Escherichia coli)HBUT-L,加强其在发酵产L-乳酸的同时消除外源D-乳酸的能力。通过装液量与转速的单因素试验筛选最优的质粒表达条件及菌株,并在无机盐培养基与玉米浆培养基中进行发酵验证。结果表明,在装液量为200 mL/250 mL、转速为150 r/min的条件下,含有启动子pflBp6-pnirB的表达质粒的工程菌株HBUT-L4发酵18 h时D-乳酸脱氢酶活力最高,为81.1 U/g。在此条件下进行无机盐培养基和玉米浆培养基发酵时,工程菌株HBUT-L4相对于出发菌株HBUT-L,D-乳酸消耗速率分别提高250%、217%,L-乳酸的光学纯度分别从96.32%、98.48%提升至99.95%、99.98%。在大肠杆菌工程菌发酵L-乳酸的过程中,带有厌氧诱导启动子pflBp6-pnirB的表达质粒可提高D-乳酸脱氢酶活力,强化菌株消除外源D-乳酸,进而提高L-乳酸的光学纯度的能力,具有重要的工业化应用价值。

关键词： L-乳酸光学纯度启动子 D-乳酸脱氢酶基因大肠杆菌

不同催陈处理对菊花米酒功能成分及风味物质的影响

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食品工业科技 2024年

作者：高伟尹怀宁王爱元丁保坤张雲豪熊伶冯鑫月陈茂彬张玉湖北工业大学生命科学与健康工程学院发酵工程教育部重点实验室工业发酵省部共建协同创新中心工业微生物湖北省重点实验室湖北艾合菊科技有限责任公司

为探究不同催陈处理对菊花米酒功能性成分和风味物质的影响，采用超声（US）、微波（MW）、超声微波联合（SW）三种方法分别处理米酒和菊花米酒3天和7天，对样品的基本理化指标、抗氧化活性、风味物质及感官评价进行分析。结果表明：微... 详细信息

为探究不同催陈处理对菊花米酒功能性成分和风味物质的影响，采用超声（US）、微波（MW）、超声微波联合（SW）三种方法分别处理米酒和菊花米酒3天和7天，对样品的基本理化指标、抗氧化活性、风味物质及感官评价进行分析。结果表明：微波处理7天菊花米酒还原糖含量最高为112.92±7.39 mg/mL；三种催陈处理的样品总酸含量都有所上升，超声处理7天可以显著提高菊花米酒中总酸含量（P<0.05）；微波处理3～7天，米酒和菊花米酒的多酚含量均增加，超声处理条件下黄酮含量增加。抗氧化活性分析发现，与对照组相比，微波处理7天对菊花米酒DPPH清除力影响最大，由60.49%±0.04%降至19.69%±1.78%（P<0.05）；超声+微波联合处理3天菊花米酒ABTS+清除率增加，其他处理下ABTS+清除率降低；三种方法都能提高样品的FRAP，微波处理7天FRAP总抗氧化能力最高；催陈过程中菊花米酒自由基清除率和总抗氧化能力均强于米酒。GC-MS结果表明，三种催陈处理下菊花米酒风味物质种类和相对含量呈下降趋势，但异丁醇在不同条件下均有增加；超声微波联合处理3天，棕榈酸乙酯相对含量增加明显；三种方法处理菊花米酒，3-羟基-2-丁酮相对含量均有增加；超声处理3天对菊花米酒风味物质的保留效果最佳，有34种风味物质。感官评价结果表明，超声微波联合处理3天，菊花米酒的口感协调并呈现出花蜜味。表明适合的催陈方法可以丰富菊花米酒的风味物质，均衡米酒的营养成分，并改善口感。

关键词：菊花米酒催陈微波超声气相色谱-质谱法(GC-MS)

两株芽孢杆菌脂肽粗提物对马铃薯致病疫霉抑菌效果的研究

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食品与发酵工业 2024年

作者：黄满李焕梅胡靖陈智勇危俊杰龙同宋满赵锦芳湖北工业大学生命科学与健康工程学院发酵工程教育部重点实验室湖北省生物农药工程技术研究中心

为了探究多粘类芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa HL11和卡氏芽孢杆菌Bacillus cabrialesii ST-1的脂肽粗提物对马铃薯致病疫霉的抑菌效果，该研究通过酸沉淀法提取多粘类芽孢杆菌HL11和卡氏芽孢杆菌ST-1的脂肽粗提物，利用牛津杯法测定... 详细信息

为了探究多粘类芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa HL11和卡氏芽孢杆菌Bacillus cabrialesii ST-1的脂肽粗提物对马铃薯致病疫霉的抑菌效果，该研究通过酸沉淀法提取多粘类芽孢杆菌HL11和卡氏芽孢杆菌ST-1的脂肽粗提物，利用牛津杯法测定两株芽孢杆菌的脂肽粗提物对致病疫霉菌Phytophthora infesfans的抑菌效果。结果表明，当脂肽粗提物处理质量浓度为10 mg/mL时，HL11和ST-1对致病疫霉的抑制率分别为(74.79±0.52)%和(79.5±0.54)%，通过软件拟合得出两株芽孢杆菌EC50分别为0.56 mg/mL和0.021 mg/mL。进一步利用扫描电镜观察到经脂肽粗提物处理后，致病疫霉菌丝表面出现凹陷变形或突起等现象。使用荧光显微镜观察发现，经脂肽粗提物处理后，致病疫霉菌丝结构完整性受到一定程度的破坏，细胞内的染色质出现凝聚及活性氧(reactive oxygen species，ROS)激增现象。经MALDI-TOF-MS分析和数据比对，脂肽类物质主要有Iturin A、Surfactin和Fengycin。该研究中两株芽孢杆菌脂肽粗提物对马铃薯致病疫霉有明显的抑制作用，具有进一步研究开发潜力。

关键词：多粘类芽孢杆菌HL11 卡氏芽孢杆菌ST-1 脂肽粗提物致病疫霉抑菌率

结构脂质的酶法合成及应用酶工程提高其合成效果的研究进展

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轻工学报 2024年第1期39卷 1-11页

作者：赵泽鑫周灵韩美玲许源蔡俊湖北工业大学生物工程与食品学院/发酵工程教育部重点实验室/工业发酵湖北省协同创新中心/工业微生物湖北省重点实验室湖北武汉430068

基于利用脂肪酶对天然油脂进行改性生成结构脂质(Structured Lipids,SLs)可赋予油脂额外的健康属性,有效提高产品附加值,对近期报道的各类SLs酶法合成及通过酶工程技术(结构设计和固定化)提升合成效果的研究进行综述,认为,使用sn-1,3位... 详细信息

基于利用脂肪酶对天然油脂进行改性生成结构脂质(Structured Lipids,SLs)可赋予油脂额外的健康属性,有效提高产品附加值,对近期报道的各类SLs酶法合成及通过酶工程技术(结构设计和固定化)提升合成效果的研究进行综述,认为,使用sn-1,3位置专一性脂肪酶可精准合成SLs,利用分段变温反应、超临界流体反应、真空反应、超声波辅助等途径可有效抑制酰基转移,从而提高产物得率;脂肪酶的结构设计可提高其催化效率、稳定性和底物专一性,使SLs的合成效率和得率有所提升;固定化脂肪酶技术也能提高脂肪酶的反应活性和稳定性,增强其重复利用性,降低SLs酶法合成的成本。未来应针对不同SLs的结构特点,通过结构设计获得高活性、高稳定性和专一性的酶分子,结合新型固定化技术创制高性能酶制剂,以期为高效、精准的SLs酶法合成工艺的创新发展提供参考。

关键词：结构脂质脂肪酶酶法合成酶工程结构设计固定化