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头孢菌素C是工业上重要的一类抗生素,在用于抗感染以及半合成抗生素方面有很高的需求量。顶头孢霉是工业发酵生产头孢菌素C的重要丝状真菌,对顶头孢霉的基因工程改造主要涉及头孢菌素C生物合成途径中的关键酶的基因,常用的方法不外乎克隆基因并重新导入宿主菌中增加这些基因的拷贝数和提高酶的表达量及活性。头孢菌素C生物合成途径中的最后一步是将脱乙酰头孢菌素C(DAC)在乙酰转移酶的作用下形成头孢菌素C(CPC),编码催化这一步骤的乙酰转移酶的基因是cefG。 对cefG基因的序列搜索发现其具有内含子,无法直接从基因组上扩增该编码序列,因此,必须通过RT-PCR的方法获得。通过顶头孢霉RNA提取方法的研究,分离获得了高质量的总RNA;经设计合适的引物及PCR扩增条件的研究,最终用RT-PCR的方法从顶头孢霉总RNA中扩增得到了约1.1Kb的cefG基因的cDNA序列,其测序结果与GenBank中所发表的去掉内含子的cefG基因序列比对发现,与其中一条完全相同、而与另外两条各只有一个碱基的差别,但它们在氨基酸序列上则都是相同的。 将扩增得到的cefG基因亚克隆到大肠杆菌表达质粒进行表达,直接表达未获成功,推测可能是因为密码子偏爱的原因,但是通过融合表达则有明显的表达条带,并且进行了可溶性表达条件的优化,最终在IPTG浓度为100μmol/L、在20℃或25℃诱导5h的条件下获得了可溶性表达。体外活性实验表明所表达的重组乙酰转移酶具有明显的转化DAC成为CPC的酶活。 采用NTA树脂对表达产物进行了纯化研究,采用NTA-60洗涤,NTA-200洗脱,快速简便地纯化了目的蛋白。通过研究不同的离子缓冲体系,反应温度等条件,得到的最适反应条件为:磷酸钾缓冲液,pH 7.0,反应温度44℃,50mmol/L CaCl2;同时还发现底物浓度低于5mmol/L时,反应速度在10min时即达到最大,该重组DAC乙酰转移酶的米氏常数为7.649×10-4 mol/L。体外重组酶活的研究为在顶头孢霉中表达cefG基因,提高头孢菌素C生物合成最后一步的转化率并进而提高头孢菌素C的产量打下了基础。