地衣芽孢杆菌GXN151纤维素酶基因的克隆与表达

从广西大学农场陈旧稻草堆、甘蔗渣堆、龙胜温泉等地采集不同的土样和水样，从中共分离到10株能降解结晶纤维素的细菌、放线菌和真菌，对它们的165RNA或185 rRNA基因序列进行了分析，其中从稻草堆中分离到的好氧细菌GXN 151具有耐中温、生长迅速、能降解天然纤维素的特点。运用生理生化和电镜观察进一步将其鉴定为地衣芽抱杆菌。用pUC18和pBluescript KS＋作载体，分别以CoR工和品u3AI部分酶切的GXN 151的总DNA作目的片段，在大肠杆菌中构建了地衣芽抱杆菌GXN151的2个基因文库。运用含狡甲基纤维素的平板筛选法，从GXN151的基因文库中共筛选到14个表达梭甲基纤维素酶（CMCase）活性的克隆，采用酶切分析、亚克隆、Southern杂交、DNA测序分析将这些克隆划分为3类不重叠克隆群。pGxNLI、pGXNLZ、pGxNL7、pGxNP12和pGxNPI～pGXNP6共10个克隆归为一类重叠克隆，测序分析了PGXNLZ的序列，其长度为3672bP，其上含有一个完整的长1626 bp的ORF（GenBonk索引号为AY291583），可编码一个含542个氨基酸的内切葡聚糖酶Ce15A，其预计分子量为59，625D娜Ce15A含有家族5糖基水解酶催化功能域和家族3碳水化合物结合组件（CBM3）。PCR 扩增了ceJSA的编码框并将其克隆到大肠杆菌表达载体pET-30a（＋）上，酶谱分析表明该基因在大肠杆菌JM109（DE3）和BL21（DE3） pLysS中均表达出具梭甲基纤维素酶活性的蛋白质产物。克隆pGxNLg测序共得5818bp，pGxNLg序列中含有一个完整的内切葡聚糖酶基因cel12A（GenBaok索引号为AY291066）和一个外切-Q-葡萄糖营酶基因amyA，cel12A长783 bp，可编码含261个氨基酸的蛋白质，预计分子量为29，035 Da，含有一个家族12糖基水解酶催化功能域。amyA为1680bP，推断其编码含560个氨基酸的蛋白质，预计分子量为65，121 Da。PCR扩增了cel12A基因的含催化功能域编码区的DNA序列并连接到表达载体pET30a（＋）上得表达质粒pGxN12A，pGXN 12A在大肠杆菌JM1O9（DE3）和BL21（DE3）pLysS中均J高效表达，并对表达条件进行了研究。克隆pGXNLS、pGXNPS和pGXNpn为一类重叠克隆，测序表明pGxNPll克隆的序列共为3406bP，它包括了一个完整的内切葡聚糖酶基因ce19A和一个不完整的纤维二糖水解酶基因ce148A，ce19A基因由1899bP组成，可编码一个含633个氨基酸的蛋白质，预计分子量为71，240Da。ce19A基因的产物Ce19A含有一个家族9糖基水解酶催化功能域和一个家族3碳水化合物结合组件（CBM3）。Ce148A属于糖基水解酶第4S家族，DNA杂交表明cel48A基因的未被克隆的下游序列位于一个约10kb的SaLI片段或4kb的EcoRI片段上。