动物粪便宏基因组来源的多功能木聚糖降解酶、其编码基因及其制备方法_3

文档序号:9838508阅读:来源:国知局
养基:Peptone 10g,Yeast extract 5g,NaCl 10g,加蒸馈水至 1000ml,pH自然(约为7)。固体培养基在此基础上加2.0% (w/v)琼脂。
[0059] 说明:以下实施例中未作具体说明的分子生物学实验方法,均参照《分子克隆实验 指南》(第三版)J.萨姆布鲁克一书中所列的具体方法进行,或者按照试剂盒和产品说明书 进行。
[0060] 实施例1滇金丝猴粪便微生物宏基因组DNA的提取
[0061 ] 采用QIAamp DNA Stool Mini Kit(QIAGEN)试剂盒提取粪便微生物宏基因组DNA, 提取方法参看试剂盒说明书并做了改动,具体操作如下:
[0062] 1)取出粪便样品,采用灭菌水清洗2次,称取0.2g粪便,置于5mL灭菌的离心管中。
[0063] 2)加 ASL buffer 1.4mL,震荡涡旋至充分混匀,70°C孵育5min后震荡15s。
[0064] 3)12 OOOrpm离心lmin,转移上清液到干净的离心管中。
[0065] 4)加入1片Inhibit EX Tablet,充分混匀后室温静止2min,确保Inhibit EX基质 吸附完抑制剂,12 000r pm离心5m i η。
[0066] 5)转移上清至新的离心管,12 OOOrpm离心5min。
[0067] 6)转移上清至新的离心管,加入15μ1蛋白酶K,和200μ1的buffer AL,混匀后70°C 孵育lOmin。
[0068] 7)加200μ1的无水乙醇,混匀后将液体转移到QIAamp吸附柱,12000g离心2min。
[0069] 8)用500μ1 的AW1 buffer清洗柱子,12 OOOrpm离心2min。
[0070] 9)加入500μ1的AW2 buffer,12 OOOrpm离心2min后,转移柱子到新的离心管。
[0071 ] 10)加30μ1 buffer AE,室温放置5min,12 OOOrpm离心2min。
[0072]获得的微生物宏基因组DNA置于-20 °C保存备用。
[0073] 实施例2木聚糖降解酶基因 XynRBM的克隆
[0074]用超声打断仪Biorupter将5yg实施例1获得的微生物宏基因组DNA打断为400~ 600bp的片段,用Genomic DNA Clean&Concentration试剂盒对打断的DNA片段进行纯化,纯 化后用TureseqTM DNA Sample Preparation Kit进行DNA片段的末端补平、3'端加 A碱基和 加接头、及DNA片段的PCR扩增(操作按试剂盒说明书进行)。用Hiseq基因组测序仪 (Illumima公司)对上述制备好的文库进行基因组测序。
[0075] 基因组测序得到的数据经功能注释和本地BLAST比对,得到木聚糖降解酶基因 XynRBM,该基因序列如SEQ ID NO. 1所示。
[0076]实施例3:重组多功能木聚糖降解酶XynRBM的制备
[0077]以SEQ ID N0.3所示的上游引物和SEQ ID N0.4所示的下游引物为引物对,实施例 1获得的微生物宏基因组DNA为模板,进行PCR扩增,其中,上游引物的序列为:5' ATGAACGGAAGAACTTTAAAAAC3 ' ;下游引物的序列为:5 ' AATTATAAITTCAAGCAGITTATC3 '。PCR反 应参数为:94°C预变性5min;94°C变性30S,65°C退火30S,72°C延伸lmin30S,共15个循环;94 。(:变性30S,50°C退火30S,72°C延伸lmin30S,共25个循环;72°C扩增后延伸7min;其中从65 °(:到50°(:每个循环温度下降HPCR结果得到目的基因 XynRBM,并在该基因3'端引入突出 的A碱基。
[0078] 将基因 XynRBM和表达载体pEasy_E2通过T-A方式相连接,获得含有XynRBM的重组 表达质粒pEasy-E2-XynRBM,将pEasy-E2-XynRBM转化大肠杆菌BL21 (DE3),获得重组大肠杆 菌菌株 BL21 (DE3) /XynRBM。
[0079] 取含有重组质粒pEasy-E2-XynRBM的重组大肠杆菌菌株BL21(DE3)/XynRBM和只含 有pEasy-E2( + )空质粒的BL21(DE3)菌株,以0.1%的接种量接种于LB(含100yg mL-Imp)培 养液中,37 °C快速振荡16h。然后将此活化的菌液以1 %接种量接种到新鲜的LB (含100yg mL-Imp)培养液中,快速振荡培养约2~3h(0D600达到0.6~1.0)后,加入终浓度0.5mM的 IPTG进行诱导,于20°C继续振荡培养约20h<a2000rpm离心5min,收集菌体。用适量的 pH7. OMcI lvaine缓冲液悬浮菌体后,于低温水浴下超声波破碎菌体,破碎后经13,OOOrpm离 心10min,吸取上清进行SDS-PAGE分析,结果参见图1,图1为在大肠杆菌中表达的重组多功 能木聚糖降解酶XynRBM的SDS-PAGE分析,其中,Μ:蛋白质Marker,1:含有载体pEasy-E2 (+) 的大肠杆菌菌体破碎上清液;2:未纯化的重组多功能木聚糖降解酶XynRBM粗酶液;3:500mM 咪唑洗脱亲和于Nickel-NTA Agarose中的重组多功能木聚糖降解酶XynRBM;。结果表明,在 大约47KDa的位置,含有载体pEasy-E2( + )的大肠杆菌菌体破碎上清液无条带,而含有重组 载体的pEasy-E2-XynRBM大肠杆菌菌体破碎上清液有明显条带,经500mM的咪唑洗脱后,产 物为单一条带。同时,含有载体pEasy_E2( + )的大肠杆菌菌体破碎上清液无木聚糖酶酶活, 而含有重组载体pEasy-E2-XynRBM的大肠杆菌菌体破碎上清液有木聚糖酶酶活。以上结果 说明重组多功能木聚糖降解酶XynRBM在大肠杆菌中得到了表达。
[0080]实施例4:纯化的重组多功能木聚糖降解酶XynRBM的性质测定 [0081 ] 1、纯化的重组多功能木聚糖降解酶XynRBM的活性分析
[0082] 活性测定方法采用3,5 -二硝基水杨酸(DNS)法:将底物溶于0.1M缓冲液中,使其 终浓度为〇. 5 % (w/v);反应体系含20yL适量稀释的酶液,180yL底物;底物在反应温度下预 热5min后,加入酶液后再反应lOmin,然后加300yL DNS终止反应,沸水煮5min,冷却至室温 后在540nm波长下测定0D值。1个酶活单位(U)定义为在一定的条件下每分钟分解底物产生1 μπιο?还原糖(以木糖计)所需的酶量。对底物4-Nitrophenyl-0-D_xylopyranoside、
[0083] 4-Nitrophenyl-a-L-arabinofuranoside、4-Nitrophenyl-a-D-glucopyranoside、4_Nitrophenyl-a-D-galactopyranoside 的测定米用 pNP 法:将底物溶于 0.1M缓冲液中,使其终浓度为2mM;反应体系含50yL酶液,450yL的2mM底物;底物在反应温度 下预热5min后,加入酶液再反应lOmin,然后加2mLlM Na2C03终止反应,冷却至室温后在 405nm波长下测定释放出的pNP; 1个酶活单位(U)定义为每分钟分解底物产生Ιμπιο? pNP所 需的酶量。
[0084] 2、纯化的重组木聚糖降解酶XynRBM的pH活性和pH稳定性测定:
[0085] 酶的最适pH测定:将木聚糖降解酶XynRBM在37°C下和0· 1M pH3·0-12·0的缓冲液 中进行酶促反应。酶的pH稳定性测定:将酶液置于0.1M pH3.0-12.0的缓冲液中,在37°C下 处理lh,然后在pH6.5及37°C下进行酶促反应,以未处理的酶液作为对照。缓冲液为:0.1M McIlvaine(pH3.0-8·0),0·1M Tris/HCl(pH8.0-9.0)和0.1M glycine/Na0H(pH9·0-12·0)〇 以山毛榉木聚糖为底物,反应lOmin,测定纯化的XynRBM的酶学性质,结果参见图2和图3,图 2为纯化的重组多功能木聚糖降解酶XynRBM的pH活性;图3为纯化的重组多功能木聚糖降解 酶XynRBM的pH稳定性。结果表明:XynRBM的最适pH为6.5,在pH5.0-7.5之间可以保持82 %以 上的酶活性;在PH5.0~10.0的缓冲液处理lh,酶活力剩余74%以上。
[0086] 3、纯化的重组多功能木聚糖降解酶XynRBM的热活性及热稳定性测定:
[0087] 酶的最适温度测定:在pH6.5的缓冲液中,于0-70 °C下进行酶促反应。酶的热稳定 性测定:将同样酶量的酶液置于37°C、45°C、50°C、55°C和60°C中,处理Ο-lh后,在pH6.5及50 °C进行酶促反应,以未处理的酶液作为对照。以山毛榉木聚糖为
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