具体实施方式:
一、来源于Xanthomonas rubrilineans的α-氨基酸酯水解酶基因全序列及其所编码的酶蛋白:
来源于Xanthomonas rubrilineans的α-氨基酸酯水解酶基因aeh为双链DNA,长度为1917bp。
表2 克隆α-氨基酸酯水解酶基因aeh所需的菌株、质粒及其他商品
(1)亚克隆及DNA序列测定:
以pGEM-T为载体构建的aeh基因的亚克隆流程图见图1,序列见序列表中序列1,序列表中序列3、4给出了所用引物的序列。
步骤1:Xanthomonas rubrilineans基因组提取
红纹黄单胞菌培养过夜,离心收集菌体,将菌体重悬于溶菌酶溶液中。该溶菌酶溶液的组分为:20mg/ml 溶菌酶,20mM Tris-HCl,2.5mM EDTA, 1% Triton X-100。37℃水浴30-60min。加入蛋白酶K溶液,56℃水浴30min至细胞完全裂解。依次加入Binding Buffer,无水乙醇,充分混匀。将以上得到的溶液加入吸附柱,放入收集管。离心后,倒掉收集管中的液体。向吸附柱中加入PW Solution,离心,倒掉收集管中的液体。再向吸附柱中加入Wash Solution,离心,倒掉收集管中的液体。将吸附柱重新放回收集管,离心除去残留的乙醇。将吸附柱放入干净的1.5ml离心管中,在吸附柱中央加入50-100ul预热至60℃的Elution Buffer,静置3min,离心,离心管中收集到的液体即为红纹黄单胞菌基因组DNA溶液。
步骤2:引物的设计及合成。
正向引物见序列表中序列3,反向引物见序列表中序列4。
组分 | 体积(ul) |
基因组模板 | 5 |
20uM正向引物 | 1 |
20uM反向引物 | 1 |
10×缓冲液 | 5 |
25uM dNTPs | 2 |
pfu酶 5U/ul | 0.5 |
H2O | 35.5 |
总体积 | 50 |
步骤3:PCR法克隆目的基因
PCR反应参数:
1.94℃ 3分钟
2.94℃ 30秒
3.58℃ 90秒
4.72℃ 2分钟
5.2-4步 ×19次
6. 72℃ 10分钟
步骤4:电泳分离并回收目的基因
将步骤3得到的PCR产物与6×核酸电泳上样缓冲液混合,在0.8%低熔点琼脂糖凝胶上,电泳回收2Kb的带酶切位点的aeh片段。
步骤5:pGEM-T-aeh重组质粒的获得
将步骤4的产物与pGEM-T连接并转化JM109,在LB Amp平板上选择白色菌落。扩大培养,提取质粒,进行插入片段测序。
(2)pET28a-aeh重组质粒的构建(图1)
本发明提供一种新的重组质粒pET28a-aeh,它是一双链环状DNA,长度为7250bp,其主要基因型为aeh,kana R。
步骤1 aeh基因插入片段的制备
EcoRI、XhoI双酶切3 ug的pGEM-T-aeh重组质粒,电泳分离,回收2Kb片段。
步骤2 pET28a载体的制备
EcoRI、XhoI双酶切3 ug的pET28a载体,脱磷,电泳回收。
步骤3 线性pET28a与aeh基因片段的重组
分别由步骤1和步骤2得到的脱磷pET28a 100ng(5ul)与aeh片段200ng(8ul)混合,溶解于连接缓冲液中,加入1ul T4 DNA连接酶,16℃反应16小时。
步骤4 带aeh基因的重组质粒pET28a-aeh的筛选
步骤3的连接酶混合液用于转化JM109感受态细胞并在含30ug/ml卡那霉素的LB平板上37℃培养24小时。随机挑取14个转化菌落,培养后抽提质粒DNA和酶切电泳鉴定。确定6株转化菌的质粒DNA中带有2Kb的外源aeh基因片段。
(3)重组质粒pET28a-aeh在宿主菌BL21(DE3)中的表达
步骤1 转化
从携带重组质粒pET28a-aeh的宿主菌JM109中提取重组质粒pET28a-aeh,转化感受态BL21(DE3),并在含30ug/ml卡那霉素的LB平板上37℃培养24小时。随机挑取14个转化菌落,培养后抽提质粒DNA和酶切电泳鉴定。
步骤2 培养及诱导
过夜培养物转接入装有100ml NZCYM培养基(含kana)的500ml摇瓶,37℃,150rpm培养4小时。加入IPTG,使其终浓度为1mM。20℃,摇床转速150转/分钟的条件下诱导20小时,收集菌体,置-20℃冻存备用。
(4)α-氨基酸酯水解酶N端氨基酸序列的测定(序列见序列表中序列2)
步骤1:电转印步骤
a) 准备转印膜 将Millipore的硝酸纤维素膜在转移缓冲液平衡10-15min,
b) 纯化后的α-氨基酸酯水解酶样品参照Harlow and Lane(1988年)的方法进行SDS-PAGE电泳,完毕拆卸凝胶夹层,除去积层胶。然后将凝胶浸泡于含20ug/ml DTT和1%甲醇的10mM CAPS 转膜缓冲液中约10min。
c) 将凝胶和硝酸纤维素膜按“夹心饼”的方式固定,放入转膜装置中,恒压50V电转移1h。
d) 将硝酸纤维素膜从转印装置中取出,放入含有20ug/ml DTT的重蒸水中漂洗。
e) 将已转移过样品的硝酸纤维素膜放入甲醇/水/乙酸=5/4/1溶解的2.5mg/ml考马斯亮蓝R-250溶液中染色20min,然后再甲醇/水/乙酸=5/4/1的溶液中脱色,直到背景为白色为止。
步骤2:氨基酸序列分析
将准备测序的蛋白亚基从硝酸纤维素膜上切割下来,放入Beckman LF-3200蛋白多肽测序仪上测定N端氨基酸序列。
二、α-氨基酸酯水解酶活力测定
步骤1:大肠杆菌培养物无细胞裂解液的制备
将实施例3中得到的培养物按照《分子克隆实验指南》第15章方案7制备无细胞裂解液。
步骤如下:
1 每100ml细胞培养物的细胞沉淀悬于4mlpH7.8的缓冲液(20mM 磷酸钠,500mM NaCl),
2加入溶菌酶至终浓度1mg/ml,冰上放置30min,
3混合物于4℃摇床上孵育10min,
4加入TritonX-100,DNase,RNase, 终浓度分别为1%,5ug/ml和5ug/ml,再于4℃摇床上孵育10min,
5 4℃3000g离心30min,去除不溶性细胞碎片。上清即为无细胞裂解液。
步骤2:底物溶液的准备(以100ml为例)
以80ml 0.1M,pH7.5磷酸-氨水缓冲液溶解7-ADCA使终浓度为0.04mol/L,磁力搅拌下缓慢滴加1M 氨水调节pH直至7-ADCA完全溶解,加入苯甘氨酸甲酯,磁力搅拌溶解完全后,立刻以0.1M盐酸调节至pH6.0。最后以0.1M pH6.0磷酸-氨水缓冲液定容至100ml。
步骤3:酶反应过程
反应在25ml的锥形瓶中进行,加入9ml底物溶液和1ml无细胞裂解液,在40℃的水浴摇床中保温振荡。反应进行30min时,取出反应液用蒸馏水稀释20倍终止反应,再以HPLC流动相稀释5倍。
步骤4:HPLC法检测生成的头孢氨苄的量
分析参数
分析柱:C18柱,4×250mm,
进样量:20ul
流动相:甲醇︰0.04M pH2.1磷酸-氨水缓冲液=3︰7
检测波长:254nm
α-氨基酸酯水解酶活力的定义:在特定条件下(pH6.0,40℃,底物初始浓度7-ADCA0.04mol/L,苯甘氨酸甲酯0.08mol/L),每分钟转化7-ADCA和苯甘氨酸甲酯生成1umol头孢氨苄的酶量定义为一个酶活力单位,以1U表示。
反应液中头孢氨苄的浓度C头孢氨苄(umol/ml)=Sx·Cs·Dx·γ·1000/(Ss·Ds·347.4)
其中:Sx、Ss分别为反应液中和标准溶液中头孢氨苄的峰面积
Cs为标准溶液中头孢氨苄的浓度,mg/ml
Dx、Ds分别为反应液和标准溶液在HPLC分析前的稀释倍数
γ为标准品中头孢氨苄的相对含量
1000为mg至ug的转换
347.4为头孢氨苄的分子量
根据以下公式计算酶活力
酶活力(U/ml)= C头孢氨苄·Vrm/(t·ν)
其中:C头孢氨苄为反应液中头孢氨苄的浓度,umol/ml
Vrm为反应液的体积,此处为10ml
t为反应时间,此处为30min
ν为参加反应的裂解液的体积
三、原产生菌X. rubrilineans无细胞裂解液和工程宿主菌无细胞裂解液应用于头孢氨苄、头孢丙烯、头孢曲嗪合成过程中β-内酰胺环破坏程度的比较(数据见表)
步骤1:被测无细胞裂解液的制备
按照(5)中步骤1的方法制备
步骤2:底物溶液的准备
按照(5)中步骤2的方法制备。
将无细胞裂解液与底物溶液以1︰9(体积比)的比例混匀后在40℃的水浴摇床中保温振荡。反应进行120min,过程中用1N氨水调整pH,使其维持在6.0左右。间隔取样取出反应液用蒸馏水稀释20倍终止反应,再以HPLC流动相稀释5倍。高压液相法测定产物和底物母核的浓度。
序列表
<110>叶丽娟 王辂 李端华 赵晨 褚以文 潘佳林
<120>含有α-氨基酸酯水解酶基因的大肠杆菌
<160>6
<170>Patent In Version 3.3
<210>1
<211>1917
<212>DNA
<213>红纹黄单胞菌(Xanthomonas rubrilineans)
<400>1
atgcgccgca tcgctccctg cctgcccgcc gccgccgtcg ccctcgccac caccggcgcc 60
gcgttcgccc agaccgcgcc gatgacgccg gacatcaccg gcaagccgtt cgtcgcgccg 120
accgcggcca acgactacgt caagcgcgag gtgatgatcc cgatgcgcga cggggtcaag 180
ctgcacacgg tgatcgtgct gcccaagggc gcgcacggcg cgccgatcct gttgacccgc 240
acgccctacg acgccagcgg ccgcgccagc cgcctggcct cgccgcacat gcgcgatctg 300
ctgccgcagg gcgacgaggt gttcgtcgac ggcggctaca tccgggtgtt ccaggacatc 360
cgcggcaagt acggctcgga gggcgactat gtggtgaccc ggccgctgcg cgggccgctc 420
aacccgacca aggtcgacca cgccaccgac gcctgggaca ccatcgactg gctggtcaag 480
cacgtgcccg aatccaacgg caaggtcggc atgatcggtt cgtcctacga gggcttcacc 540
gtggtgatgg cgctggccga tccgcacccg gcgctgaagg tggccgcgcc ggaaagcccg 600
atgatcgacg gctggatggg cgacgactgg ctcaactacg gcgccttccg ccaggtcaac 660
ctggactact tcaccgggca gatgacccgg cgcggcaagg gcgagggcat cccgcgccag 720
ggctacgacg actacagcaa tttcctgcgc gccggctcgg ccggcgacta cgccaaggcc 780
gccgggctgg agcagttgcc gtggtggcac aagctcaccg agcacccggc ctacgatgcg 840
ttctggcagg agcaggcgct ggacaaggtg atggcgcgca ccccgctgaa ggtgccgacg 900
atgtggctgc aggggctgtg ggaccaggaa gacatgtggg gcgcgatcca cagctacgag 960
gcgatggagc cgcgcgacac cggcaacgac aagaactacc tggtgatggg gccgtggcgg 1020
catagccagg tcaactacga gggcgcctcg ctgggcgcgc tgcagttcga cggcgacacc 1080
gcgctgcagt tccgccgcga cgtgctcaag ccgttcttcg accagtacct ggtcgatggc 1140
gcgcccaagg ccgacacccc gccggtgctg atctacgaca ccggcgccaa ccactgggac 1200
cgcctgcagc gctggccgct gagctgcgcg cagggctgcc cggcgcagag caagccgctg 1260。
tacctggagg ccggcggccg cgtctcgttc gaggcgccca aggccgggca gggcgagtac 1320
accgagtacg tgtccgaccc ggccaagccg gtgccgttcg tgccgcgccc ggtggtgttc 1380
ggcgaccgcg acatgtggac cacctggctg gtgcacgacc agcgcttcgt cgacgggcgc 1440
ccggacgtgc tgaccttcgt cagcgagccg ctgcaggcgc cgctgcgcat cgccggcgcg 1500
ccgcaggtgc acctgcaggc ctccaccagc ggcagcgaca gcgattgggt ggtgaagctg 1560
atcgacgtgt acccggacca gatggcctcc gcgccgaagc tgggcggcta cgagctgccg 1620
gtgtcgctgg cgatcttccg cggccgctac cgcgagagct tcgagcatcc ggcgccgctg 1680
accccgaacc agccgctggc ctacagcttc ggcctgccca ccgccaacca caccttcgag 1740
cgcggccacc gggtgatggt gcaggtgcag tccagcctgt tcccgctgta cgaccgcaat 1800
ccgcagacct acgtgcccaa catctacttc gccaagccgg gcgattacca gaaggcgacg 1860
cagcggatct ggcacacgcc gcagcaggcc agtttcatca gtctgccggt acattga 1917
<210> 2
<211>638
<212> PRT
<213>红纹黄单胞菌(Xanthomonas rubrilineans)
<400> 2
Met Arg Arg Ile Ala Pro Cys Leu Pro Ala Ala Ala Val Ala Leu Ala
1 5 10 15
Thr Thr Gly Ala Ala Phe Ala Gln Thr Ala Pro Met Thr Pro Asp Ile
20 25 30
Thr Gly Lys Pro Phe Val Ala Pro Thr Ala Ala Asn Asp Tyr Val Lys
35 40 45
Arg Glu Val Met Ile Pro Met Arg Asp Gly Val Lys Leu His Thr Val
50 55 60
Ile Val Leu Pro Lys Gly Ala His Gly Ala Pro Ile Leu Leu Thr Arg
65 70 75 80
Thr Pro Tyr Asp Ala Ser Gly Arg Ala Ser Arg Leu Ala Ser Pro His
85 90 95
Met Arg Asp Leu Leu Pro Gln Gly Asp Glu Val Phe Val Asp Gly Gly
100 105 110
Tyr Ile Arg Val Phe Gln Asp Ile Arg Gly Lys Tyr Gly Ser Glu Gly
115 120 125
Asp Tyr Val Val Thr Arg Pro Leu Arg Gly Pro Leu Asn Pro Thr Lys
130 135 140
Val Asp His Ala Thr Asp Ala Trp Asp Thr Ile Asp Trp Leu Val Lys
145 150 155 160
His Val Pro Glu Ser Asn Gly Lys Val Gly Met Ile Gly Ser Ser Tyr
165 170 175
Glu Gly Phe Thr Val Val Met Ala Leu Ala Asp Pro His Pro Ala Leu
180 185 190
Lys Val Ala Ala Pro Glu Ser Pro Met Ile Asp Gly Trp Met Gly Asp
195 200 205
Asp Trp Leu Asn Tyr Gly Ala Phe Arg Gln Val Asn Leu Asp Tyr Phe
210 215 220
Thr Gly Gln Met Thr Arg Arg Gly Lys Gly Glu Gly Ile Pro Arg Gln
225 230 235 240
Gly Tyr Asp Asp Tyr Ser Asn Phe Leu Arg Ala Gly Ser Ala Gly Asp
245 250 255
Tyr Ala Lys Ala Ala Gly Leu Glu Gln Leu Pro Trp Trp His Lys Leu
260 265 270
Thr Glu His Pro Ala Tyr Asp Ala Phe Trp Gln Glu Gln Ala Leu Asp
275 280 285
Lys Val Met Ala Arg Thr Pro Leu Lys Val Pro Thr Met Trp Leu Gln
290 295 300
Gly Leu Trp Asp Gln Glu Asp Met Trp Gly Ala Ile His Ser Tyr Glu
305 310 315 320
Ala Met Glu Pro Arg Asp Thr Gly Asn Asp Lys Asn Tyr Leu Val Met
325 330 335
Gly Pro Trp Arg His Ser Gln Val Asn Tyr Glu Gly Ala Ser Leu Gly
340 345 350
Ala Leu Gln Phe Asp Gly Asp Thr Ala Leu Gln Phe Arg Arg Asp Val
355 360 365
Leu Lys Pro Phe Phe Asp Gln Tyr Leu Val Asp Gly Ala Pro Lys Ala
370 375 380
Asp Thr Pro Pro Val Leu Ile Tyr Asp Thr Gly Ala Asn His Trp Asp
385 390 395 400
Arg Leu Gln Arg Trp Pro Leu Ser Cys Ala Gln Gly Cys Pro Ala Gln
405 410 415
Ser Lys Pro Leu Tyr Leu Glu Ala Gly Gly Arg Val Ser Phe Glu Ala
420 425 430
Pro Lys Ala Gly Gln Gly Glu Tyr Thr Glu Tyr Val Ser Asp Pro Ala
435 440 445
Lys Pro Val Pro Phe Val Pro Arg Pro Val Val Phe Gly Asp Arg Asp
450 455 460
Met Trp Thr Thr Trp Leu Val His Asp Gln Arg Phe Val Asp Gly Arg
465 470 475 480
Pro Asp Val Leu Thr Phe Val Ser Glu Pro Leu Gln Ala Pro Leu Arg
485 490 495
Ile Ala Gly Ala Pro Gln Val His Leu Gln Ala Ser Thr Ser Gly Ser
500 505 510
Asp Ser Asp Trp Val Val Lys Leu Ile Asp Val Tyr Pro Asp Gln Met
515 520 525
Ala Ser Ala Pro Lys Leu Gly Gly Tyr Glu Leu Pro Val Ser Leu Ala
530 535 540
Ile Phe Arg Gly Arg Tyr Arg Glu Ser Phe Glu His Pro Ala Pro Leu
545 550 555 560
Thr Pro Asn Gln Pro Leu Ala Tyr Ser Phe Gly Leu Pro Thr Ala Asn
565 570 575
His Thr Phe Glu Arg Gly His Arg Val Met Val Gln Val Gln Ser Ser
580 585 590
Leu Phe Pro Leu Tyr Asp Arg Asn Pro Gln Thr Tyr Val Pro Asn Ile
595 600 605
Tyr Phe Ala Lys Pro Gly Asp Tyr Gln Lys Ala Thr Gln Arg Ile Trp
610 615 620
His Thr Pro Gln Gln Ala Ser Phe Ile Ser Leu Pro Val His
625 630 635
<210> 3
<211> 33
<212> DNA
<213> 人工序列
<223> PCR引物Forward
<400> 3
CGGAATTCATGCGCCGYYTTGCCRCCTGCCTGC
<210> 4
<211> 35
<212> DNA
<213> 人工序列
<223> PCR引物Reverse
<400> 4
CCGCTCGAGTCAAYCBACCGGCAGACTGATGTAGC
<210> 5
<211>18
<212> DNA
<213> 人工序列
<223> 测序引物M13F
<400> 5
TGT AAA ACG ACG GCC AGT。
<210> 6
<211>18
<212> DNA
<213> 人工序列
<223> 测序引物SP6
<400> 6
ATT TAG GTG ACA CTA TAG。