首页 / 专利库 / 生物化学 / 次级代谢产物 / 紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法

紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法

阅读:1028发布:2020-05-16

专利汇可以提供紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法,包括下列步骤:(1)设计引物,2)通过PCR扩增紫色红曲菌基因组中的mokH基因;3)将扩增得到的mokH基因连接到pBC-hygro原核表达载体上,构建pBC-hygro-mokH高表达质粒,4)制备红曲菌原生质体,将过表达质粒导入到红曲菌原生质体中,得到mokH过表达菌株。本发明成功的克隆出了紫色红曲菌中的调控基因mokH,将得到的mokH基因在紫色红曲菌中进行过表达,从而探究mokH基因在紫色红曲菌中的功能。通过HPLC检测和潮霉素基因组的扩增,筛选出mokH基因过表达的目的工程菌株。对筛选出的工程菌株 次级代谢产物 、菌丝体形态及基因表达量进行检测,从而探究mokH基因在紫色红曲菌M1中对代谢、生长及基因表达的作用。,下面是紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法专利的具体信息内容。

1.紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法,其特征在于,包括下列步骤:
1) 设计了一对引物mokH-F和mokH-R,具体如下:
mokH-F:5’-GCTCTAGAATGGCCCTATCGCCAGT-3’(XbaI);
mokH-R:5’-CCCAAGCTTTTAGGAGGCCAGGTTGTGTT-3’(HindIII);
2) 通过PCR扩增紫色红曲菌基因组中的mokH基因;
3) 将扩增得到的mokH基因连接到pBC-hygro原核表达载体上,构建pBC-Hygro-mokH高表达质粒;
构建重组质粒后,通过琼脂糖凝胶电泳得到的片段条带大小对重组质粒进行初步验证,再用QuickCut ClaⅠ和XbaⅠ进行双酶切验证,经过双酶切后得到大小在6800bp左右和
1400bp左右的两段目的片段,与预期大小一致,证明过表达质粒构建成功;
4)制备红曲菌原生质体,并通过电击转化的方法将过表达质粒导入到红曲菌原生质体中,得到mokH过表达菌株;
制备红曲菌原生质体的具体步骤是:
(1)将红曲菌M1接种于试管斜面培养基,30 ℃培养7-10 d;
(2)加0.9%无菌生理盐用接种环轻轻刮菌体表面,释放并收集孢子,制备成均一浓度的孢子悬液(1×108 -1×109个/mL);
(3)取200 μL均一孢子悬液涂布于铺有玻璃纸的PDA固体培养基上,30 ℃培养36-40 h;
(4)用涂布棒刮取玻璃纸上的菌丝体并收集到500目尼龙布上,用0.6 M MgSO4溶液洗1-
2次;
(5)取约0.3 g菌丝体于100 mL三瓶中,并加入30 mL裂解酶液,于30 ℃,60 r/ min酶解2.5 h,然后用500目尼龙布过滤;
(6)滤液于4 ℃,7000 r/min 离心5 min,弃上清;
(7)将收集的原生质体沉淀用1.2 mol/L预冷的山梨醇溶液洗涤2次,然后将其分成2份;一份用预冷的1.2 mol/L山梨醇溶液重悬后,于-80 ℃保存;另一份则用1.2 mol/L山梨醇溶液重悬后置于上备用。

说明书全文

紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法

[0001] 技术领域:本发明涉及一种紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法,属于生物基因工程领域。
[0002] 背景技术:红曲菌又称“红曲霉”,在真菌分类学上属于真菌,子囊菌亚门,不整子囊菌纲,红曲菌科,红曲霉属。红曲菌可以产生多种次级代谢产物,如红曲色素、Monacolin K、γ-基丁酸和桔霉素等,其中许多代谢产物被广泛的应用于食品色素、医药、酿酒等方面,Monacolin K又称“洛伐他汀”,是红曲菌产生的一种具有生理活性的聚类物质。研究发现,Monacolin K具有抑制胆固醇合成中关键酶HMG-CoA活性的作用,能够有效的抑制胆固醇合成,因此,Monacolin K被国内外视为降胆固醇的理想药
由于对红曲菌中次级代谢产物Monacolin K生物合成途径的研究起步较晚,所以很多细节尚未清楚。但由于与土曲霉中Monacolin K的结构相似,因此根据土曲霉中Monacolin K的生物合成途径来推测红曲菌中Monacolin K的生物合成途径。经过研究初步推测,红曲菌中Monacolin K的生物合成基因簇中有9个功能域与土曲霉中Monacolin K生物合成酶基因高度同源,即mokA-mokI。基因过表达技术是分子生物学中十分重要的一项技术,主要是通过将完整的强启动子与目的基因融合,使目的基因能在宿主中进行表达,从而构建过表达载体,通过转化受体菌,获得该目的基因产物大量积累的菌株。曾有相关实验对红曲霉CG-6中的mokE基因进行过表达,最后发现mokE的过表达对红曲霉的菌体生长、孢子形态及生殖方式均有影响。而对于mokH基因在紫色红曲菌中的调节机制,目前未有研究,通过比较,发现mokH基因与lovE基因、mlcR基因具有同源性,因此推测mokH基因在Monacolin K合成过程中起到转录因子的作用,调控特异性途径上的基因,其表达量可能会直接影响其余8段基因的表达,从而影响Monacolin K的合成。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:1) 设计了一对引物mokH-F和mokH-R,具体如下:
mokH-F:5’-GCTCTAGAATGGCCCTATCGCCAGT-3’(XbaI);
mokH-R:5’-CCCAAGCTTTTAGGAGGCCAGGTTGTGTT-3’(HindIII);
2) 通过PCR扩增紫色红曲菌基因组中的mokH基因;
3) 将扩增得到的mokH基因连接到pBC-hygro原核表达载体上,构建pBC-Hygro-mokH高表达质粒;
构建重组质粒后,通过琼脂糖凝胶电泳得到的片段条带大小对重组质粒进行初步验证,再用QuickCutClaⅠ和XbaⅠ进行双酶切验证,经过双酶切后得到大小在6800bp左右和
1400bp左右的两段目的片段,与预期大小一致,证明过表达质粒构建成功。
[0005] 4)制备红曲菌原生质体(1)将红曲菌M1接种于试管斜面培养基,30 ℃培养7-10 d。
[0006] (2)加0.9%无菌生理盐用接种环轻轻刮菌体表面,释放并收集孢子,制备成均一浓度的孢子悬液(1×108 -1×109个/mL)。
[0007] (3)取200 μL均一孢子悬液涂布于铺有玻璃纸的PDA固体培养基上,30 ℃培养36-40 h。
[0008] (4)用涂布棒刮取玻璃纸上的菌丝体并收集到500目尼龙布上,用0.6 M MgSO4溶液洗1-2次。
[0009] (5)取约0.3 g菌丝体于100 mL三瓶中,并加入30 mL裂解酶液,于30 ℃,60 r/ min酶解2.5 h,然后用500目尼龙布过滤。
[0010] (6)滤液于4 ℃,7000 r/min 离心5 min,弃上清。
[0011] (7)将收集的原生质体沉淀用1.2 mol/L预冷的山梨醇溶液洗涤2次,然后将其分成2份。一份用预冷的1.2 mol/L山梨醇溶液重悬后,于-80 ℃保存。另一份则用1.2 mol/L山梨醇溶液重悬后置于上备用。
[0012] 5)通过电击转化的方法将过表达质粒导入到红曲菌原生质体中,得到mokH过表达菌株。
[0013] 本发明的有益效果:本发明成功的克隆出了紫色红曲菌中的调控基因mokH,将得到的mokH基因在紫色红曲菌中进行过表达,从而探究mokH基因在紫色红曲菌中的功能。
[0014] 通过HPLC检测和潮霉素基因组的扩增,筛选出mokH基因过表达的目的工程菌株。对筛选出的工程菌株次级代谢产物、菌丝体形态及基因表达量进行检测,从而探究mokH基因在紫色红曲菌M1中对代谢、生长及基因表达的作用。
[0015] 附图说明:图1是pBC-hygro-mokH重组质粒双酶切琼脂糖凝胶电泳图,泳道 1:DL10000 DNA Marker;泳道 2,3:pBC-hygro-mokH+QuickCutClaⅠ+ XbaⅠ。
[0016] 图2a 红曲菌M1菌株对潮霉素B的耐受浓度,图2b是导入质粒菌株的筛选结果,图中,第一行:M1 菌株;第二行;加入质粒的M1菌株。
[0017] 图3是 RNA 琼脂糖凝胶电泳图,泳道 1:DL2000 DNA Marker;泳道 2:过表达 H7 菌株转录组;泳道 3:紫色红曲菌M1 转录组。
[0018] 图 4是 H7 菌株潮霉素转录组的 PCR 电泳图,泳道 1:DL2000 DNA Marker;泳道 2,3: H7 菌株;泳道 4:M1 菌株。
[0019] 图5是三种菌株 Monacolin K 产量检测。每组比较中,从左到右以此是M1 菌株、过表达菌株和敲除菌株。
[0020] 图6是三种菌株色素产量检测,A:红曲红色素;B:红曲橙色素;C:红曲黄色素。每组比较中,从左到右以此是M1 菌株、过表达菌株和敲除菌株。
[0021] 图7 是mokH基因过表达菌株H7与普通M1菌株在不同倍率下扫描电镜图,A:M1菌株5000×;B:H7菌株5000×;C:M1菌株10000×;D:H7菌株10000×。1:凹陷;2:褶皱。
[0022] 具体实施方式:实施例1
本实施例提供一种紫色红曲菌mokH基因过表达菌株的构建方法,包括下列步骤:
1) 设计了一对引物mokH-F和mokH-R,具体如下:
mokH-F:5’-GCTCTAGAATGGCCCTATCGCCAGT-3’(XbaI)。
[0023] mokH-R:5’-CCCAAGCTTTTAGGAGGCCAGGTTGTGTT-3’(HindIII)。
[0024] 2) 通过PCR扩增紫色红曲菌基因组中的mokH基因;3) 将扩增得到的mokH基因连接到pBC-hygro原核表达载体上,构建pBC-Hygro-mokH高表达质粒;
构建重组质粒后,通过琼脂糖凝胶电泳得到的片段条带大小对重组质粒进行初步验证,再用QuickCutClaⅠ和XbaⅠ进行双酶切验证,经过双酶切后得到大小在6800bp左右和
1400bp左右的两段目的片段,与预期大小一致,证明过表达质粒构建成功。
[0025] 4)制备红曲菌原生质体,并通过电击转化的方法将过表达质粒导入到红曲菌原生质体中,得到mokH过表达菌株。
[0026] 实施例2质粒验证一、重组质粒的验证
构建重组质粒后,通过琼脂糖凝胶电泳得到的片段条带大小对重组质粒进行初步验证,再用QuickCutClaⅠ和XbaⅠ进行双酶切验证。结果如图1所示,经过双酶切后得到大小在
6800bp左右和1400bp左右的两段目的片段,与预期大小一致,证明过表达质粒构建成功。
[0027] 二、重组质粒的导入及转化子的筛选制备红曲菌原生质体,并通过电击转化的方法将过表达质粒导入到红曲菌原生质体中,再结合潮霉素 B 浓度筛选浓度结果,筛选导入过表达质粒的转化子。结果如图2a所示,从图中看出,随着潮霉素B浓度的增加,加入质粒和未加入质粒的红曲菌 M1 菌株的菌落数都逐渐减少;当潮霉素B浓度为 10 μg/mL 时,加入质粒的红曲菌 M1 菌株的菌落数明显多于未加入质粒红曲菌 M1 菌株;当潮霉素 B 浓度为 15 μg/mL 时,加入质粒的红曲菌 M1 菌株有菌落生长,而未加入质粒的红曲菌 M1 菌株则无菌落生长。因此,挑取潮霉素 B 浓度为 15 μg/mL 抗性板上的菌落,从而成功获得具有潮霉素B 抗性的转化子。
[0028] 通过电击转化的方法将过表达质粒导入到红曲菌原生质体中,再结合潮霉素 B浓度筛选浓度结果,筛选导入过表达质粒的转化子。结果如图2b所示,从图中看出,随着潮霉素 B 浓度的增加,加入质粒和未加入质粒的红曲菌 M1 菌株的菌落数都逐渐减少;当潮霉素 B 浓度为 10 μg/mL 时,加入质粒的红曲菌 M1 菌株的菌落数明显多于未加入质粒的红曲菌 M1 菌株;当潮霉素 B 浓度为 15 μg/mL 时,加入质粒的红曲菌 M1 菌株有菌落生长,而未加入质粒的红曲菌 M1 菌株则无菌落生长。因此,挑取潮霉素 B 浓度为 15 μg/mL 抗性板上的菌落,从而成功获得具有潮霉素 B 抗性的转化子。将获得的转化子在具有潮霉素 B 抗性的平板上传 5 代,再进行发酵培养,对其 Monacolin K 的产量以及潮霉素 B 基因组进行测定,以筛选出阳性转化子。
[0029] 实施例3过表达菌株的验证一、RNA质量验证
将 M1 菌株在发酵培养基中培养 12 天后,对菌株中的 RNA 进行提取,通过琼脂糖凝胶电泳检测提取的 RNA 质量,电泳结果如图3所示,有清晰的条带出现,且 28s 条带的亮度是 18s 的2倍,说明 RNA 提取成功,且未降解。然后检测 RNA 的 OD260/280 比值、浓度,RNA 的浓度在 300-500ng/μL之间,OD260/280 比值在 1.8-2.1 之间,说明 RNA 提取成功,且未被污染。综上结果,该 RNA 可以作为反转录扩增的模板,并进行后续实验。
[0030] 二、过表达菌株 H7潮霉素基因的 PCR验证通过 HPLC 初步筛选出高产 Monacolin K 的转化子红曲菌株 H7 后,对 H7菌株进行潮霉素基因的 PCR 验证。分别提取红曲菌 M1 菌株和 H7 菌株的 RNA,再将其反转录成 cDNA。以 cDNA 为模板,Hygro-F 和Hygro-R 为引物进行扩增潮霉素基因。结果如图 4所示,对照菌株红曲菌 M1 菌株未能扩增出明显条带,而 H7 菌株能扩增出明显条带,说明 H7 菌株中成功的导入了过表达质粒,因此说明,mokH过表达菌株构建成功。
[0031] 三、Monacolin K产量检测将过表达菌株H7、红曲菌 M1 菌株及mokH基因缺失菌株一起进行摇瓶发酵培养,通过HPLC分别检测两种菌株不同阶段 Monacolin K产量,以观测mokH基因对 Monacolin K 产量的影响。结果如图5所示。由图可知,第 15 d 时,过表达菌株与 M1 菌株相比 Monacolin K 产量提高了 0.82倍,达到了 243.84 mg/L,敲除菌株产量为 84.42 mg/L,降低了 0.37倍。由此推测,mokH基因对紫色红曲菌 Monacolin K 的合成起正调控作用。
[0032] 四、红曲色素产量检测通过紫外分光光度计分别检测 2,5,8,12,15 d 的 H7 菌株、M1 菌株及mokH基因缺失菌株的红曲红色素、红曲橙色素和红曲黄色素。结果如图6A-C所示,由图得三种色素的产量变化总体呈现一致性,均是过表达菌株的三种色价低于普通的 M1 菌株和敲除菌株;敲除菌株的色价略高M1菌株。结合Monacolin K 产量检测结果及文献报道推测:由于合成 Monacolin K 和红曲色素的前体物质均为乙酰辅酶 A,所以两支路存在竞争关系,因此当Monacolin K 产量增多时,红曲色素的产量会在一定程度上减少;反之,当 Monacolin K 产量降低时,红曲色素的产量会相应提高。所以,mokH基因过表达菌株的色素产量最低;
mokH基因缺失菌株的色素产量最高。
[0033] 五、过表达菌株H7微观菌体形态的检测通过扫描电镜检测H7菌株和M1菌株菌丝体的形态差异,结果如图7所示,对比图A和图B可知,H7菌株的菌丝体与M1菌株相比更为饱满;对比图C和图D可知,H7菌株的菌丝体凹陷程度及褶皱明显多于M1菌株。由此推测,mokH基因的过表达可能会刺激胞内物质分泌到胞外,从而使红曲菌菌丝体的形态发生改变。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈