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纤维素是一类广泛存在于自然界中的碳水化合物,是一种重要的可再生资源,开发利用意义重大。康氏木霉(Trichodermakoningii)是自然界存在的分解纤维素的重要微生物之一,它能产生多种纤维素酶,满足降解纤维素的多种工艺要求。因此,这种丝状真菌持续受到研究人员的广泛关注。但是,直接用康氏木霉发酵产酶,不仅菌体生长周期长,产酶量低,工艺成本高,而且,为了研究不同纤维素酶的作用机理,还必须将每一种酶从康氏木霉的发酵产物中分离纯化,因此,限制了康氏木霉的研究和推广应用。
本文克隆康氏木霉的纤维二糖水解酶I基因(cbhI),并在大肠杆菌宿主中异源表达,为构建单一纤维素分解酶的生产体系奠定基础。
首先,诱导康氏木霉产生纤维二糖水解酶,然后收集菌体,提取总DNA,以之为模板PCR扩增,测序并检索GeneBank。再提取总RNA并逆转录生成cDNA。设计引物,以cDNA为模板PCR扩增目标基因,克隆到T载体上进行DNA测序。将测序验证的片段克隆到表达载体pET-30a(+)上,构建重组质粒pET-30-cbhl,酶切和PCR验证后将重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)plysS。重组子在30℃,180r/min条件下,培养至OD600=0.6,加入终浓度为0.4mmol/LIPTG继续诱导培养4小时。离心收集菌体,SDS-PAGE分析表明,特异性表达蛋白带分子量约67KDa,与预测目的蛋白大小一致。诱导表达后的菌体经超声波处理,对CMC-Na的酶活力为1.54U/mL。
本课题还构建了毕赤酵母的表达载体pPICZaA—cbhI,重组质粒大小约5kb,与预期一致;PCR扩增、酶切、测序等方法验证了重组质粒携带完整的纤维二糖水解酶I基因(cbhI)。
纤维水解二糖酶基因(cbhl)在E.coli的克隆和成功表达,以及毕赤酵母的表达载体pPICZoA-cbhI的成功构建,为利用基因工程方法大量制备和研究纤维素水解关键酶——纤维二糖水解酶,奠定了基础。