黑曲霉重组菌发酵生产漆酶的工艺研究开题报告

 2021-08-08 22:44:40

1. 研究目的与意义

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,属于蓝色多铜一.漆酶是一种含铜的多酚氧化酶(Laccase,ρ-diphenoloxidase,EC1.10.3.2),催化多酚、多氨基苯等物质的氧化,使之生成相应的苯醌和水。由于漆酶具有特殊的催化性能和广泛的作用底物,其在生物制浆、生物漂白,以及有毒化合物的降解等方面具有潜在的应用价值,因此引起人们越来越多的研究兴趣,成为环境保护用酶的研究热点。漆酶在造纸工业中的应用:漆酶能选择性催化木质素降解,这一特性可用于纸浆生产,这是漆酶最有前景的应用。木质素在木材中含量约占15%一32%,仅次于纤维素和半纤维素。造纸工业中传统的制浆工艺是用烧碱或硫酸盐高温煮蒸原料,除去木材中的本质素,降低纤维间的结合力使之离解成浆。二.以大肠杆菌和酵母作为宿主的微生物表达系统在生产外源蛋白上已经取得显著成就,但在蛋白翻译加工和分泌上仍存在明显缺陷。一些丝状真菌具有极好蛋白分泌能力,可以分泌大量的蛋白质。黑曲霉(Aspergillusniger)可以分泌大量的葡萄糖淀粉酶。因此,利用丝状真菌作为生产外源蛋白的宿主可弥补细菌和酵母的不足。首先,丝状真菌具有很强大的外分泌能力;其次,丝状真菌能对合成的真核蛋白较正确地进行各种翻译后加工,包括肽链的剪切和糖基化等。并且,其糖基化形式较酵母更类似于高等真核生物;再次,由于在食品及食品加工中长期应用,许多菌种如黑曲霉,米曲霉已经被公认是安全的。同时,丝状真菌的发酵工艺及下游加工技术已完善建立起来,这为工程菌投入工业生产打下良好的基础。与哺乳动物和昆虫等高等生物表达系统相比,丝状真菌培养方便,生长迅速,成本较低,由于蛋白可以分泌到培养基中,下游的分离纯化简单,不需破壁。丝状真菌遗传转化系统的迅速发展为在丝状真菌中表达外源蛋白建立了基础。

2. 国内外研究现状分析

1883年,漆酶被日本学者Yoshida首次在日本紫胶漆树CRhusvernicifera)的分泌蛋白中发现,1894年Bertrand将这种蛋白质命名为漆酶。

丝状真菌还是重要的工业菌株,如黑曲霉(Aspergillusniger)、米曲霉(Aspergillusoryzae)、瑞氏木霉(Trichodermareesei)和产黄青霉(Penicillicumchrysogenum)等数十年来广泛应用于酶制剂、抗生素、有机酸的生产。丝状真菌与工农业生产、医疗实践、环境保护和生物学基本理论研究都密切相关。自1973年Mishra和Tatum首次报道粗糙脉孢菌(Neurosporacrassa)的DNA转化以来,许多丝状真菌已实现了转化。

目前,真菌漆酶已在黑曲霉(A.niger)、构巢曲霉((A.nidulans)、米曲霉(A.oryzae)、里氏木霉(T.reesei)中进行了异源表达的研究,最高表达量可达7000U/L。但与酵母表达系统相比,酶活产量相对较低。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:1.黑曲霉重组菌发酵生产漆酶的工艺研究。

研究计划:2014年3月:查阅文献,了解国内外研究进展及实验内容;2014年3月:确定本实验的研究方法和实验步骤;2014年4月上旬:初步比较液态发酵和固态发酵;2014年4月下旬:选用较好发酵方式,对发酵条件进行深入研究2014年5月下旬:毕业论文的撰写。

4. 研究创新点

特色与创新:1.通过强大的丝状真菌黑曲霉蛋白表达系统提高漆酶基因的表达水平;2.通过丝状真菌黑曲霉优秀的蛋白翻译后加工系统来改善漆酶性能;

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