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甘油脱氢酶基因在大肠杆菌中的密码子优化表达
  • ISSN号:0001-6209
  • 期刊名称:微生物学报
  • 时间:2011.5.5
  • 页码:11-16
  • 分类:Q814[生物学—生物工程]
  • 作者机构:[1]福建省高校工业生物技术重点实验室(华侨大学),厦门361021, [2]厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系,厦门361005
  • 相关基金:国家自然科学基金(21076172 30770059); 福建省高校产学合作科技重大项目(2010H6023)
  • 相关项目:并用NADH和NADPH生物转化甘油制备1,3-丙二醇的合成生物系统研究
中文摘要:

【目的】利用密码子优化技术,提高甘油脱氢酶基因gldA在大肠杆菌中的表达水平。【方法】针对gldA起始密码子下游区域,优先选择AT含量最高的同义密码子,从而在不改变氨基酸序列的前提下,提高该区域的AT含量。利用大引物PCR的方法对野生型gldA-WT进行定点突变,获得优化型基因gldA-4,与pET-32a(+)连接后,构建表达质粒pET-gldA-4,转入E.coli BL21(DE3),得到工程菌E.coli-4。同时,设定包含gldA-WT的工程菌E.coli-WT作为对照,摇瓶发酵后,以甘油为底物检测比较表达产物的酶活力。【结果】gldA-4相对gldA-WT而言,改变了第2、5、6位密码子中的4个碱基,AT含量从53.3%提高到80.0%。相应地,E.coli-4的粗酶液的酶活力为191.3 U/mL,比E.coli-WT的48.3 U/mL提高了3倍多。【结论】本优化方案简便、快捷,但可明显提高甘油脱氢酶的酶活力,有望成为改善目的基因异源表达水平的一种通用方法。

英文摘要:

[Objective]To improve expression level of glycerol dehydrogenase gene gldA in Escherichia coli by means of codon optimization.[Methods]For immediately downstream region of initiation codon in gldA,we designed optimized sequence by choosing higher AT-content synonymous,in order that this region's AT-content was increased without changing the corresponding amino acids.Then we had wild gene gldA-WT site-directed mutagenesis depending on mega-primers PCR,so that physically optimized gene gldA-4 was acquired.We cloned gldA-4 into pET-32a(+) to construct expression plasmid pET-gldA-4,which was transformed into Escherichia coli BL21(DE3) for gaining engineering bacteria E.coli-4,by contrast engineering bacteria involved gldA-WT named E.coli-WT.After E.coli-4 and E.coli-WT were fermented in shake flasks,we measured enzyme activities of expression products with glycerol as substrate.[Results]Four gldA-4's bases in the second,fifth and sixth codon were different with gldA-WT,so AT-content of the optimized gene was up to 80.0% higher than the wild gene's 53.3%.Furthermore,enzyme activity of E.coli-4's crude extract was 191.3 U /mL more three times than E.coli-WT's 48.3 U /mL.[Conclusion]This optimization scheme was quick and easy,but indeed increased dehydrogenase's activity.It possible becomes a universal method to improve heterogenous expression level of target genes.

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期刊信息
  • 《微生物学报》
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  • 国际标准刊号:ISSN:0001-6209
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1995/Q
  • 邮发代号:2-504
  • 获奖情况:
  • 国家优秀期刊二等奖,中科院优秀期刊二等奖,中国科协首届优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国生物医学检索系统,美国生物科学数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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