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纤维素作为一种丰富的可再生资源,可通过酶降解的方法转化为易发酵的糖类,从而生产酒精或其他产品。纤维素酶是这一转化过程中的关键酶之一。为了获得一株纤维素酶的高效基因工程菌,本研究通过以下试验获得了如下结果: 1.应用刚果红染色鉴定和粗酶液活力测定相结合的筛选方法,从腐烂的纸浆中筛选到一株高活力碱性纤维素酶产生菌Bacillus sp.CY1-3。该菌为芽孢杆菌,适宜在pH6.2~8.8、温度34~46℃下生长。摇瓶发酵产酶的最适温度、pH分别为34~43℃、7.8~8.8,培养36h左右达到产酶高峰。酶反应的最适温度为60℃,pH为5.5~8,并具有良好的热稳定性和酸碱稳定性,Cu2+、Mn2+、Mg2+和Ca2+对酶活力具有促进作用,而Co2+和Zn2+表现明显的抑制作用。该菌产生单一的内切葡聚糖酶,在最佳条件下CMCase活力可达13.6U/mL。这种酶制剂洗涤剂在工业中具有良好的应用前景。 2.将菌株Bacillus sp.CY1-3基因组DNA用限制性内切酶Sau3AI部分消化,分离2~7kb的片段连接到用BamHI完全消化的克隆载体pBluSKM上,转化大肠杆菌DH5α,构建其基因组DNA部分文库。应用刚果红染色检测酶活性的方法,从近10万个克隆子中筛选出出6个表现纤维素酶活性的阳性克隆子。限制性内切酶切分析,6个克隆子表现为一致的图谱,视其为相同克隆子。 3.Bacillus sp.CY1-3菌株纤维素酶基因克隆片段的序列分析表明:质粒pGJc-1上2189bp的插入片段中有一个由1593个核苷酸组成的开放阅读框,命名为celC。在其推测的起始密码子ATG的上游相隔5bp处有一个潜在的核糖体结合位点AGGAGT,该序列可使mRNA和细菌核糖体16S rRNA的3’端碱基互补配对。在ORF的上游64bp处发现了一个可能的启动子序列,即-35区的TAGACA和-10区为TATAAT,两者相隔18bp,该序列与大肠杆菌的σ70所识别的保守的启动序列十分相似。 4.CelC蛋白分析表明,CelC由531个氨基酸残基组成,预计分子量大小为58,351道尔顿,等电点为10.18。将CelC蛋白氨基酸序列与GencBank中已公布的氨基酸序列对比分析,结果表明该蛋白与多种细菌的β-1,4-内切葡聚糖酶具有很高的同源性。通过NCBI的保守结构域检索,CelC有一个位于N端66~320AA之间,属于糖基水解酶家族5的催化结构域;一个位于C端391~472AA家族3碳水化合物结合组件。 5.将含纤维素酶基因的重组克隆载体pGJc-1进行亚克隆,用BamHI和SacI双酶