一种来源于马克斯克鲁维酵母的烷基过氧化物还原酶和硫氧还蛋白还原酶及其应用_3

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>[0099] (5)去上清,再用1/2体积的灭菌超纯水重复清洗细胞一次。
[0100] (6)离心后去上清,留菌体,用预冷的40ml的1M山梨醇重悬细胞。
[0101] (7)4°C,3000g,离心 5min,收集细胞。
[0102] (8)重复(6)和(7)。
[0103] (9)去上清,用适量的1M山梨醇重悬细胞团。
[0104] 3.2酵母电转化
[0105] 具体步骤如下:
[0106] (1)取1.5ml EP灭菌离心管(放冰上),先将感受态细胞分装至1.5mL EP离心管中, 再加入2yL质粒,然后用手指温柔轻弹混匀,放置冰上。
[0107] (2)将80yL感受态细胞和质粒(重组质粒PRS423-TPX1和空载质粒PRS423)混合液 分别加入0.4em的电转杯中,冰浴后放置在电转仪上。
[0108] (3)在1.5kV 25yF,500Q的条件下进行电极转化。
[0109] (4)加入lml冰浴的山梨醇,用枪轻轻吹打,再温和转移至1.5ml灭菌离心管中,30 °C静置,孵育5-7h.
[0110] (5)3000g 离心 5min。
[0111] (6)将孵育后的转化子浓缩至200yL左右,涂至选择培养基。
[0112] 3.3转化子的筛选与验证
[0113] 转化后的酵母菌在缺少组氨酸的SD培养基(0.67 %酵母氮碱,2 %葡萄糖,3 %琼脂 粉和其他必须的氨基酸营养成分)中培养2~3天。挑取单菌落于液体组氨酸的SD培养基中, 培养16~18h。
[0114] 提取酵母转化子质粒(0MEGA,USA),将其按照上述方法转化进入E.coli DH5a中进 行PCR验证,酶切验证。验证确认后的转化子即为过表达KmTPXl基因的酿酒酵母菌株。
[0115]实施例2过表达硫氧还蛋白还原酶KmTrxR的酿酒酵母菌株的构建
[0116] 同样,采用Primer Premier 5.0引物设计软件,根据K.marxianus的硫氧还蛋白还 原酶KmTrxR全序列(转录组测序获得)为依据设计上游引物TrxR-F,5 ' -TCCGAGCTCCCCATGTCAAATGATGAAACG-3,和下游引物ΤΓχΚ-Κ,δ'-1'(:〇〇^〇66厶〇6厶66厶厶(:〇厶厶0:1'17厶1'1'-3',分别在5'端引入5&(31酶切位点和3 /端引入5&(311酶 切位点。以K.cicerisporus CBS4857基因组为模板,进行PCR扩增反应。PCR的反应体系与反 应条件与实施例1中相同,获得的PCR产物共含有1472个核苷酸,其中含有497bp长的其自身 启动子和960bp编码序列。
[0117]纯化后的PCR产物与酿酒酵母多拷贝载体pRS425(图2)进行连接反应,随后转化到 E.coli DH5a中,实验方法与实施例1中完全一致。确认无误的重组质粒命名为PRS425-TrxR〇
[0118] 依旧选取S. cere vis iae 280作为KmTrxR基因的过表达宿主。按照实施例1中的方 法制备感受态细胞并进行电转化。转化后的细胞在缺少亮氨酸的SD培养基中进行筛选。将 获得的转化子经过验证确认后即为过表达KmTrxR基因的酿酒酵母菌株。
[0119] 实施例3实时定量PCR验证KmTPXl基因和KmTrxR基因的表达强度
[0120] 为了确认实施例1和2中构建的含有KmTPXl基因和KmTrxR基因的重组质粒能够在 酿酒酵母中成功进行转录,我们采用实时定量PCR的方式验证这两个基因的表达强度。
[0121] 首先,验证KmTPXl基因的表达情况。将过表达的KmTPXl酿酒酵母菌株(命名为 TPX1)和含有空载质粒PRS423的对照酵母菌株(命名为423)均在缺少组氨酸的SD培养基 (0.67 %酵母氮碱,2 %葡萄糖和其他必须的氨基酸营养成分,SD-His)中进行培养。经活化 后的两种酵母菌分别按照1%(v/v)的接种量接种至SD-His培养基中,30°C,150rpm培养至 对数生长期(16-18h)。收集细胞,用于总RNA的提取。RNA提取过程采用液氮冷冻研磨的方式 破碎酵母细胞壁,之后利用RNAsimple总RNA提取试剂盒(天根,中国)提取细胞内的总RNA, 具体操作步骤可参见说明书。获得的总RNA样品经测定浓度和纯度后用于后续的反转录和 实时定量PCR的实验操作。反转录和实时定量PCR的具体操作步骤详见TaKaRaPrimeScript? RT reagent Kit with gDNA Eraser试剂盒(Takara,Japan)和SYBRK Premix Ex TaqTM II试剂盒(Takara,Japan)说明书。PCR反应中所用引物为TPX1-F(5'_ CTCAAGTTTTGTTCGCTTCCAC-3 ')和ΤΡΠ-R (5 ' -AAGTCGTTGATGGTGATGTGTCT-3 ')。同时,利用 八(^111作为管家基因,引物序列为厶(:1'1-卩(5/-厶0^丁61'丁(:0^66丁厶176(:-3')和厶(:1'1-1?(5 /-TGGACCACTTTCGTCGTATTC-30。将获得的数据进行基因相对表达量分析,实验结果如图5A所 示。实验结果表明,实施例1中构建的含有KmTPXl基因的重组质粒能够在酿酒酵母内正常转 录,并且其较大的转录活性能够证实KmTPXl基因过表达过程的实现,在正常的翻译以及翻 译后修饰过程后能够实现蛋白的较高的表达量,后续将进一步验证其功能。
[0122] 同时,我们也验证了 KmTrxR基因的表达情况。同样,将过表达的KmTrxR酿酒酵母菌 株(命名为TrxR)和含有空载质粒pRS425的对照酵母菌株(命名为425)均在缺少亮氨酸 (Leucine,Leu)SD培养基(SD-Leu)中进行培养。总RNA的提取、反转录和实时定量PCR的过程 与上述完全一致。所用引物为TrxR-F( 5 ' -GCGTGCCTCTCAAATCATGC-3 ')和TrxR-R(5 ' -AACGTAGCCAGCATCGTCAA-3 '),同样以Act in为管家基因。实验结果如图5B所示,与KmTPXl基 因相似,KmTrxR基因也能够在酿酒酵母正常转录并实现较高的表达量,其功能有待于进一 步的实验进行验证。
[0123] 实施例4烷基过氧化物还原酶KmTPXl对不同胁迫因子耐受性检测
[0124] 为了验证KmTPXl的功能,将过表达的KmTPXl酿酒酵母菌株(命名为TPX1)和含有空 载质粒PRS423的对照酵母菌株(命名为423)均在缺少组氨酸(Histidine,Hi S)的SD培养基 (0.67 %酵母氮碱,2 %葡萄糖和其他必须的氨基酸营养成分,SD-His)中进行培养。经活化 后的两种酵母菌分别按照1 % (v/v)的接种量接种至含有ImM H2〇2的SD-His培养基中,30°C, 150rpm培养16-18h。将种子液0D 62Q调成一致(10左右),10倍梯度稀释,取10μ1点样于SD-His 固体检测平板。平板中事先添加不同的抑制物或者胁迫因子,包括2mM过氧化氢、0.3g/L甲 酸、1.5g/L乙酸、1. Og/L糠醛、5 %乙醇、0.23g/L苯酚、0.3g/L愈创木酚、3M氯化钠、高温(42 °C )和FAF混合物(甲酸0.2g/L,乙酸1.5g/L和糠醛0.6g/L)。通过观察菌体生长状况来表征 不同菌株对于不同抑制物或胁迫因子的耐受能力。
[0125] 实验结果如图6所示,过表达KmTPXl酿酒酵母菌株对大部分抑制物或者胁迫因子 的抗性均有不同程度的提高。在不添加任何抑制物的平板上,过表达KmTPXl酿酒酵母菌株 与对照菌的生长没有显著差别,说明KmTPX 1过表达不会影响细胞生长;在含有2mM H2〇2、 〇. 3g/L甲酸、1.5g/L乙酸或1. Og/L糠醛培养基中,不含有KmTPXl的菌株的生长受到了较为 明显的抑制作用,其在点板实验中的生长比实验菌少1~2个梯度。同样,在含有FAF的混合 抑制物的条件下,TPX1菌株的耐受性也得到了明显的提高;与我们之前的推测一致,过表达 KmTPXl能够提高菌株对于乙醇的耐受性,使其生长比对照菌提高了一个梯度;意料之外的 是,KmTPXl能够提高细胞对高浓度盐的耐受能力,使其生长提高2个梯度;此外,我们还试验 了 KmTPXl对两种常见的环境污染物,苯酚和愈创木酚的耐受能力。尽管KmTPXl对愈创木酚 的耐受能力有一定的提高,但对于苯酚而言的效果不是十分明显。因此,KmTPXl对这两种污 染物的效应还有待于进一步的验证;但是,KmTPXl对提高酿酒酵母的耐高温能力没有作用。 [0 126] 实施例5硫氧还蛋白还原酶KmTrxR对不同胁迫因子耐受性检测 [0? Z7]同样,为了验证KmTrxR的功能,将过表达的KmTrxR酿酒酵母菌株(命名为TrxR)和 含有空载质粒PRS425的对照酵母菌株(命名为425)均在缺少亮氨酸(Leu Cine,Leu)SD培养 基(SD-Leu)中进行培养。实验方法与2.2.1中相同,添加的抑制物为3111]\1过氧化氢、0.48/1甲 酸、3g/L乙酸、l.Og/L糠醛、5%乙醇、0.88/1苯酚、0.88/1愈创木酚、31氯化钠、高温(42°〇 和FAF混合物(甲酸0.3g/L,乙酸1.2g/L和糠醛0.5g/L)。通过观察菌体生长状况来表征不同 菌株对于不同抑制物或胁迫因子的耐受能力。
[0128]实验结果如图7所示,出发菌株425在SD-Leu培养基中对大部分抑制物或者胁迫因 子的抗性高于在SD-His培养基中。过表达KmTrxR酿酒酵母菌株对某些抑制物或者胁迫因子 也得到了较为明显的提高。在不添加任何抑制物的平板上,过表达KmTrxR酿酒酵母菌株与 对照菌的生长没有显著差别,说明的KmTrxR过表达同样不会影响细胞生长;过表达KmTrxR 能够提高细胞对H2〇2、甲酸和乙酸的耐受能力,使其生长提高1~2个梯度。但是,在含有 1. 〇g/L的糠醛和FAF的混合抑制物的条件下,TrxR菌株的生长与对照菌没有显著差别,说明 过表达KmTrxR对糠醛和混合抑制物耐受性的提高无关;而且,过表达KmTrxR
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