根霉中β-葡萄糖苷酶基因克隆及表达

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目前,地球上每年光合作用产生的纤维素类生物质资源,大部分都未被很好的开发与利用。对纤维素的开发利用仍然是一个世界性技术难题。用微生物生产纤维素酶降解纤维素来生产潜在的洁净的新能源乙醇,以解决能源紧缺的问题。纤维素酶是复合酶系,由外切葡聚糖苷酶酶、内切葡聚糖苷酶酶、β-葡萄糖苷酶组成,它们协同作用将纤维素降解成葡萄糖。在降解纤维素的过程中,由于β-葡萄糖苷酶的酶活较低、在三种酶的比例中β-葡萄糖苷酶所占的比例最低,抑制了纤维素酶的酶活。β-葡萄糖苷酶酶活低是提高纤维素酶酶活的瓶颈。本文在从黄山生态林腐木筛选出的具有较高纤维素酶活的葡枝根霉亚种点头根霉的基础上,构建β-葡萄糖苷酶基因工程菌,以期提高β-葡萄糖苷酶的酶活。主要研究成果如下:构建了葡枝根霉的cDNA表达文库,采用水解七叶苷产生黑色的水解圈的方法,从cDNA文库中筛选重组子,成功的从文库中分离出产β-葡萄糖苷酶的重组菌株。对产β-葡萄糖苷酶的阳性克隆测序,经在NCBI上比对分析,发现为两条新的β-葡萄糖苷酶编码基因,上传至GenBank,并获得登录号为:HQ222598、HQ222599;重组蛋白的分子量分别为46kD and 47kD。在MM培养基中发酵96 h,在1%的甲醇诱导的条件下,重组毕赤酵母产生的葡萄糖苷酶酶活分别达到8.2 IU/mL和9.9 IU/mL。分别较原菌株葡枝根霉的β-葡萄糖苷酶酶活提高了1倍和1.41倍。根据从葡枝根霉cDNA文库中分离出具有能够表达较高β-葡萄糖苷酶酶活的bgl1基因设计了引物P1:5’-GCGAAGCTTATGTGTCCCGAGGACTAT-3’(其中划线部分为EcoR I酶切位点),引物P2:5’-TAGAATTCTCACGC CGCCTCAA TCCA G-3’(其中划线部分为HindⅢ酶切位点)以从GS115/pPIC9K-bgl1的重组质粒为模板,PCR扩增出了bgl1基因,与双酶切后的pMA5链接,并且成功的转化到了枯草芽孢杆菌WB600中优化了重组枯草芽孢杆菌的发酵条件,确定了发酵培养基中碳源纤维二糖最适浓度浓度为0.8%,最佳氮源是有机氮源蛋白胨,其最适浓度为1.5%,磷酸氢二钾的最适浓度为1%。在最终的培养基中,重组菌WB600/pMA5-bgl1在34 h时发酵产酶的β-葡萄糖苷酶酶活最高,达到18.05 IU/mL。最适培养基成分为:0.8%纤维二糖、1.5%蛋白胨、1%磷酸氢二钾、0.07%硫酸镁、0.1%的酵母粉、0.5%氯化钠、40ug/ml氨苄。
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