摘要：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.

摘要：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%。

摘要：1,3-丙二醇是一种具有广泛应用前景和巨大市场潜力的平台化合物。在生物体转化甘油合成1,3-丙二醇的代谢途径中,甘油脱水酶是代谢途径的限速酶,然而自然界中的甘油脱水酶却存在着诸多的不足。本研究采用易错PCR技术对来源于肺炎克雷伯氏杆菌的甘油脱水酶进行非理性设计的分子定向进化,通过高通量筛选方法筛选获得了一个酶学性质得到了改善的突变酶γ-F97G。当以甘油作为酶催化的底物时,突变酶的酶比活力为(583.8±49.4)U/mg,相比较野生型的酶比活力提高了约94%;当以1,2-丙二醇作为酶催化底物时,突变酶的酶比活力为(147.9±5.5)U/mg,相比较野生型的酶比活力提高了约72%。经分析酶蛋白的三维结构后发现酶蛋白发生突变的位点属于远距离突变位点,实验结果表明远距离突变有时同样是一条优化和改善酶的酶学性质的好途径。

摘要：针对菌株*** XJPD-Li高效转化生产1,3-丙二醇的特性,将其甘油脱水酶与已知报道的甘油脱水酶(U60992)的序列比对分析,根据差异位点设计了Nβ47I的定点突变,利用反向PCR定点突变技术构建了甘油脱水酶(dhaBCE)的突变体质粒M1821,并在*** BL21(DE3)中高效表达。SDS-PAGE结果显示,诱导表达后在相对分子质量66、24、16KD出现三条特征条带,与预期结果一致。突变体M1821甘油脱水酶的比酶活为38.7U/mg,催化反应最适pH为8.0,最适温度为40℃,与未突变重组甘油脱水酶比较,最适温度降低了约5℃。

摘要：研究了克雷伯杆菌生产1,3-丙二醇关键酶(甘油脱氢酶、1,3-丙二醇氧化还原酶、甘油脱水酶)的发酵条件。研究各种碳源、无机氮源、有机氮源及无机盐对产酶的影响,应用均匀设计、神经网络和遗传算法优化发酵培养基组成,结果为(gL-1):甘油30、KCl 1.6、NH4Cl 6.7、CaCl2 0.28、酵母浸膏2.8。在温度37C、初始pH 7.0、摇床转速200rmin-1和接种量5%条件下,发酵24h,无细胞抽提液中甘油脱氢酶、1,3-丙二醇氧化还原酶和甘油脱水酶活力(U·mg-1)分别为9.16、18.72、0.48,发酵34h,发酵液中1,3-丙二醇(1,3-PD)最大浓度为7.96gL-1。代谢过程中关键酶酶活与1,3-PD峰值出现时间不一致,且提早于1,3-PD峰值的出现。此外,结果表明优化后的培养基去除了多种微量元素,克雷伯杆菌生产1,3-丙二醇关键酶可以在微氧条件下进行。

摘要：1,3-propanediol (1,3-PD) is an important material for chemical industry,and there has been always much interest in the production of 1,3-PD using all possible routes. The genes encoding glyc-erol dehydratase (GDHt) from Citrobacter freundii,Klebsiella pneumoniae and metagenome were cloned and expressed in E. coli. All glycerol dehy-dratases but the one from metagenome could be detected to show enzyme activities. In order to im-prove the enzymatic properties of GDHts,the genes encoding α and β-γ subunits were cloned,and the enzyme characteristics were evolved by rational de-sign based on their 3D structures which were con-structed by homology modeling. Six heteroenzymes were obtained by swapping the α subunit genes of these three different-source-derived GDHts. The pH,thermal stability and Vmax of some heteroenzymes were dramatically improved by 2―5 times compared with the wild one (GDHtKP). The GDHt cloned from metagenome,originally proved to be with no enzyme activity,was converted into active enzyme by swap-ping its subunits with other different GDHts. In addi-tion,the effect of subtle 3D structural changes on the properties of the enzyme was also observed.