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【6h】

棘孢青霉右旋糖酐酶基因克隆、表达及酶学研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 右旋糖酐酶简介

1.2 右旋糖酐酶分类

1.2.2 习惯性分类法

1.2.3 CAZy数据库分类

1.3 右旋糖酐酶的结构及催化机制

1.4 右旋糖酐酶来源

1.5 右旋糖酐酶基因克隆表达

1.5.1 大肠杆菌表达体系

1.5.2 毕赤酵母表达体系

1.5.3 酿酒酵母表达体系

1.6 右旋糖酐酶应用

1.6.1 在医药工业的应用

1.6.2 在食品工业的应用

1.6.3 在工业上的应用

1.7 本课题研究意义

1.8 研究内容与思路

第二章 右旋糖酐酶基因合成及密码子优化

2.1 引言

2.2 实验材料

2.2.1 主要仪器与试剂

2.2.2 实验试剂

2.2.3 质粒与菌株

2.2.4 培养基

2.2.5 相关试剂配制

2.3 实验方法

2.3.1 右旋糖酐酶活力的测定方法

2.3.2 棘孢青毒右旋糖酐酶的发酵培养

2.3.3 右旋糖酐酶总RNA的提取

2.3.4 cDNA第一链合成

2.3.5 PCR扩增右旋糖酐酶基因

2.3.6 pMD-18T质粒提取

2.3.7 连接及转化

2.3.8 重组质粒筛选

2.3.9 密码子优化

2.4 结果与分析

2.4.1 右旋糖酐酶基因的合成

2.4.2 筛选重组质粒

2.4.3 右旋糖酐酶基因优化

2.5 本童小结

第三章 重组毕赤酵母的构建

3.1 引言

3.2 实验材料

3.2.1 主要仪器与试剂

3.2.2 实验试剂

3.2.3 质粒与菌株

3.2.4 培养基

3.2.5 相关试剂配制

3.3 实验方法

3.3.1 引物设计

3.3.2 重组质粒构建

3.3.3 重组表达质粒筛选

3.3.4 重组酵母构建

3.3.5 重组酵母筛选

3.3.6 重组酵母表达

3.4 结果与分析

3.4.1 重组质粒构建

3.4.2 重组质粒筛选

3.4.3 重组酵母构建

3.4.4 重组酵母表达

3.5 本章小结

第四章 重组毕赤酵母发酵条件优化

4.1 引言

4.2 实验材料

4.2.1 主要仪器与试剂

4.2.2 培养基及试剂的配制

4.2.3 相关试剂配制

4.3 实验方法

4.3.1 菌株的培养方法

4.3.2 粗酶液的酶活检测方法

4.3.3 重组酵母发酵条件优化

4.4 结果与分析

4.5 本章小结

第五章 重组右旋糖酐酶的分离纯化与酶学性质

5.1 引言

5.2 实验材料

5.2.1 菌株来源

5.2.2 主要仪器与试剂

5.2.3 培养基及试剂的配制

5.3 实验方法

5.3.1 右旋糖酐酶的分离纯化

5.3.2 重组右旋糖酐酶的酶学性质

5.4 结果与分析

5.4.1 右旋糖酐酶的分离纯化

5.4.2 右旋糖酐酶的酶学性质

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

右旋糖酐酶(α-1,6-葡聚糖酶,E.C.3.2.1.11)是一种将高分子右旋糖酐催化降解为低分子量多糖的水解酶,该酶及其催化产物在医药、食品、化工等工业领域具有重要的应用价值与广泛的工业用途。本课题从高产右旋糖酐酶的棘孢青霉F1001基因组出发,构建高效表达外源右旋糖酐酶的重组酵母菌株,并对重组酶酶学性质进行对比研究。
  本课题首先对实验室筛选保藏的棘孢青霉菌进行诱导培养,提取mRNA,反转录合成右旋糖酐酶的cDNA,TA连接构建重组大肠杆菌,测序获得右旋糖酐酶的编码基因(dex),基因全长1866bp,编码622个氨基酸。根据毕赤酵母密码子偏好性进行序列优化得到opt-dex序列,优化后密码子偏好指数从0.65提高到0.92,GC含量从49.4%降低至38.3%。
  将原始的右旋糖酐酶基因dex与密码子优化后的右旋糖酐酶基因opt-dex分别与pPICZαA载体连接,通过转化大肠杆菌构建重组质粒dex-pPICZαA和opt-dex-pPICZαA。线性化后通过电击将重组质粒整合到毕赤酵母X33基因组中,筛选获得能够正确分泌表达右旋糖酐酶的重组酵母菌dex-pPICZαA/X33和opt-dex-pPICZαA/X33,实验结果表明优化后密码子在毕赤酵母中具有更高的表达能力。
  获得重组毕赤酵母后,在摇瓶水平上对其表达条件进行优化,获得培养条件为:诱导温度25℃,初始pH5.0,每24h甲醇添加量1%(V/V),每24h添加山梨醇0.5%,吐温-80添加量0.4%,摇瓶装液量为50mL/500mL锥形瓶,重组右旋糖酐酶活提高到240.74U/mL。
  最后使用亲和层析对重组右旋糖酐酶进行纯化,分离获得纯度较高的重组酶,SDS-PAGE电泳验证重组酶与原始酶大小一致。研究重组酶的酶学性质:最适催化温度35℃,最适催化pH5.0,与原始酶一致,但在温度稳定性上略有降低;金属离子特异性结果与原始酶有一定区别;底物特异性以及动力学实验均与原始酶一致。

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