北京棒杆菌天冬氨酸激酶五突变体的构建及酶学性质表征

目的:天冬氨酸激酶（aspartate kinase,AK）是催化天冬氨酸族氨基酸合成的第一个关键别构酶,为了提高其活力,并削弱或解除末端产物赖氨酸（Lys）与苏氨酸（Thr）对AK的协同反馈抑制。方法:在获得的北京棒杆菌四突变体T379N/A380C/G171I/Y198N AK（NCIN AK）的基础上,发现G295位点与抑制剂Thr通过氢键相连且高度保守, 对G295位点进行定点饱和突变,提取质粒,转入大肠杆菌BL21感受态细胞中诱导表达,采用高通量筛选获得酶活力显著提高的突变株,对野生型（Wild type,WT）、五突变体T379N/A380C/G171I/Y198N/G295L AK（NCINL AK）进行酶动力学研究和酶学性质表征。结果:成功构建五突变体NCINL AK,最大反应速率V_max为259 U/（mg·min）。与野生型相比,米氏常数K_m值由3.44 mmol/L减小到0.93 mmol/L,酶与底物结合更加紧密;希尔系数n值由2.73降为1.21,正协同性降低;最适反应温度由25 ℃提高到28 ℃,最适pH由8.0升至8.5,半衰期由4.7 h延长至5.2 h;五突变体NCINL AK较野生型WT AK,不同底物抑制剂浓度在0.2、1.0、5.0、10.0 mmol/L时,抑制作用被不同程度的减弱,甚至Lys抑制作用被完全解除,且在10 mmol/L Thr条件下有激活作用。结论:本实验获得酶活力提高87.20倍的五突变体NCINL AK,酶学性质得到明显改善,在一定抑制剂浓度范围内,基本解除Lys对AK的反馈抑制作用,Thr的反馈抑制得到一定缓解,提高了积累大量天冬氨酸族氨基酸的可能性,为构建高产天冬氨酸族氨基酸菌株提供参考,使甲硫氨酸（Met）等氨基酸的无污染、高效生产成为可能。     

北京棒杆菌Corynebacterium pekinense天冬氨酸激酶P184M酶动力学分析及酶学性质表征

目的研究北京棒杆菌天冬氨酸激酶(aspartate kinase,AK)184位点脯氨酸(proline,P)突变为蛋氨酸(DL-methionine,M)对酶动力学及酶学性质的影响。方法对北京棒杆菌AK家族同源序列比对,选择出高度保守且远离底物结合位点的Pro184位点,对其进行饱和定点突变,成功构建突变体P184M。结果动力学和酶学性质研究表明:P184M AK Vmax比WT(wide type)提高了5.06倍;n值为0.19,突变体由WT的正协同性变为负协同性,同时Km(mol/L)值增大;突变体AK最适pH为6.5,低于野生型最适pH 7.0;最适反应温度28℃,低于WT的30℃,适宜温度区间变窄;半衰期由WT的2.1 h降为1.2 h;金属离子、有机溶剂和抑制剂Thr+Met、Lys+Met、Thr+Lys+Met对突变株AK均表现出激活作用。结论突变体天冬氨酸激酶P184M的酶动力学性质和酶学性质改变显著,为构建高产蛋氨酸菌株提供了一定的参考依据。     

北京棒杆菌新型天冬氨酸激酶双突变株Y198N/D201M的构建及酶学性质表征

利用定点突变提高天冬氨酸族氨基酸合成途径中的首个关键别构酶天冬氨酸激酶(aspartate kinase,AK)活力,并解除其受到代谢产物赖氨酸(Lys)与苏氨酸(Thr)的协同反馈抑制。在获得北京棒杆菌单体AK并分析结构的基础上,选取ATP周围的关键残基位点Tyr198和Asp201进行饱和定点突变,采用高通量筛选方法成功获得了酶活力提高到18.26倍的双突变体Y198N/D201M,动力学结果显示,K_m值由野生型(wild type,WT)的3.58 mmol/L减小到2.37 mmol/L,与底物亲和力增强;n值由WT的1.91减小到1.58,正协同性降低。酶学性质研究表明:双突变体Y198N/D201M最适反应温度由WT的25℃增至28℃,最适pH值由WT的8.0降至7.5,半衰期由WT的4.66 h延长至5.32 h。突变体Y198N/D201M较WT,在各个抑制剂浓度下活性抑制作用表现出不同程度的减弱,甚至在5 mmol/L和10 mmol/L Lys+Met、Thr+Met和Lys+Thr+Met条件下有激活作用。     

天冬氨酸激酶突变体G277K中AK基因的克隆表达及酶学性质表征

通过序列比对和晶体结构分析发现,天冬氨酸激酶（aspartokinase,AK）的G277位点高度保守,并与抑制剂Thr通过氢键相连,对其进行定点突变和酶学性质表征。结果表明：突变体G277K的AK最适反应条件是30 ℃、pH 8.5;动力学实验结果显示突变体AK的正协同效应降低,趋向于米氏酶,参数S0.5、nH、酶比活力、Vmax分别是7.05 mmol/L,1.24、964.3 U/mg、32.143 U/（mg·min）;热稳定性实验显示,其30 ℃半衰期为2.3 h,3 h后酶活力丧失80%左右;Ni2+在低浓度时表现出显著的激活效应;有机溶剂丙三醇、异丙醇和二甲基亚砜的体积分数为1%时,对AK的酶活力有很好的激活作用,表明突变体AK对一些有机溶剂有一定的抗性;低浓度的赖氨酸和蛋氨酸对AK有激活作用。     

Lys490饱和突变提高海藻糖合酶转化率的研究

分析预测海藻糖合酶的空间结构,并进行分子对接和序列比对,选择Lys490位点进行定点饱和突变。利用全质粒PCR方法构建饱和突变体库,并利用高效液相色谱法筛选优势突变。经过筛选获得优势突变体K490L、K490I,对比分析表明,突变体K490L、K490I的转化率较原始酶分别提高了18%和15%。突变体酶学性质分析表明,K490L、K490I的最适反应温度及最适pH与原始酶保持一致,皆为25℃和pH 8.0,但两种突变酶的耐热性及耐酸性较原始酶有明显增强。在pH 7.0环境下,突变体K490L、K490I放置60 min后,剩余酶活力均达80%以上,而原始酶低于68%。     

北京棒杆菌E31天冬氨酸激酶突变体T361D酶学性质表征

对北京棒杆菌(Corynebacterium pekinense)中天冬氨酸激酶(aspartate kinase,AK)进行定点改造,为改善突变株的酶学性质,提高突变株的酶活力,削弱或解除AK的反馈抑制作用。对高度保守的T361位点进行定点突变及高通量筛选,以大肠杆菌BL21为载体,使突变体T361D在载体中实现高效表达,经分离及纯化后进行酶学性质和动力学的研究。结果表明:与野生型(wild type,WT)相比,突变体T361D Vmax提高7.63倍,最佳反应p H值降低为7.0,最佳反应温度升至30℃,半衰期延长1 h;突变体T361D在底物抑制剂赖氨酸(Lysine,Lys)存在下表现出激活作用,对金属离子Na~+、K~+和有机溶剂甲醇、异丙醇均表现出良好的抗性。试验为获得高产天冬氨酸族氨基酸菌株提供了参考和依据。     

嗜热杜邦菌α-淀粉酶的定向进化及高效表达

目的:对嗜热杜邦菌来源α-淀粉酶进行分子改造,以提高其耐热性和产酶水平。方法:基于易错PCR技术构建嗜热杜邦菌来源α-淀粉酶（Td-amy）的随机突变文库,高通量筛选耐热性和比酶活提高的突变体,通过定点突变及同源结构模拟对突变体进行分析,并将其在毕赤酵母中表达。结果:筛选得到一个正向突变体（mTd-amy）。该突变体最适温度（60 ℃）较野生型（55 ℃）提高了5 ℃,比酶活（466.3 U/mg）较野生型（227.9 U/mg）提高至2.0倍。经序列对比,mTd-amy有四个氨基酸发生了变化,分别为Ala4Val、Ala122Val、Lys194Arg和Ala468Asp,定点突变结果表明Ala122Val和Ala468Asp位点为影响其比酶活和最适反应温度的关键。进一步将突变体mTd-amy在毕赤酵母中高效表达,经高密度发酵其酶活达64696 U/mL。结论:定向进化获得了嗜热杜邦菌来源α-淀粉酶的正向突变体,该突变体的最适温度和比酶活力均明显提高,为α-淀粉酶的分子改造以及工业化应用等提供了理论参考。     

海栖热袍菌木聚糖酶B的分子改造、高效表达及其在啤酒中的应用

研究海栖热袍菌木聚糖酶B(TmXynB)的定向进化、高效表达和应用.构建突变文库后经两轮筛选,获得一个在酸性高温下具有高比活力的突变体(mTmXynB).突变体mTmXynB的最适pH值和最适温度为5.5和90?℃,较野生型的最适pH值和最适温度分别下降了0.5和10?℃,对小麦阿拉伯木聚糖的比活力由529?U/mg提...     

一株阿里地区产纤维素酶菌株的筛选与鉴定

从西藏阿里地区冈仁波齐山脉附近筛选得到了一株产纤维素酶的细菌G1,经形态观察与16S rDNA的序列分析鉴定其为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）。该菌株在30 ℃、pH 7的初始条件下培养76 h后产酶量达到最高,酶活力为0.3 U/mL。酶学性质研究表明,B. licheniformis G1所产纤维素酶的分子质量约为65 ku,其最适反应温度为55 ℃,在30～60 ℃范围内保持50%以上的活力;其最适反应pH为6.0,在pH 5.0～6.0范围内保持95%左右的酶活力;此外,Mn2+对其纤维素酶活力有明显的促进作用,而Cu2+、Mg2+、乙二胺四乙酸（EDTA）对该酶活有较强的抑制作用。     

定点突变技术提高内切葡聚糖酶基因F-10酶活性

利用高酶活F-10突变株内切葡聚糖酶基因进行定点突变,对91位(K91E)和369位(K369R)氨基酸进行突变,构建突变质粒(K91E);(K369R)和(K91E/K369R),转化大肠杆菌BL21,经筛选获得突变内切葡聚糖酶基因工程菌株K91E,K369R和K91E/K369R。经IPTG诱导后,分离纯化酶学性质分析。结果表明:蛋白质相对分子质量为53 000;突变前后最适pH值未发生变化,为pH 6.8;突变体K369R和K91E/K369R的最适温度为50℃,而突变体K91E最适温度发生了很大的变化,为40℃;酶的比活力分别为202、162.8、77.9 U/mg,分别是原始酶(66U/mg)的3.0倍,2.4倍和1.2倍;三个突变酶的热稳定性有较大提高,70℃处理1 h后,原始酶的活性急剧下降,剩余活力为12%,而K91E的剩余活力为36%,K369R剩余活力为30%,K91E/K369R剩余活力为41%。当经80℃处理1 h后,K91E残余活力仍有22%。本研究获得了酶活性提高的内切葡聚糖酶菌株,为进一步在分子水平研究内切葡聚糖酶的功能及应用打下了基础,也为高酶活酶分子在其他高表达系统的表达提供了基础材料。     

新型天冬氨酸激酶突变株构建及酶学性质表征

通过定点随机突变技术,提高天冬氨酸代谢途径中首个关键限速酶天冬氨酸激酶(aspartate kinase,AK)的催化活力,减弱或解除代谢产物对其协同反馈抑制,并通过Discovery Studio等软件对其空间结构进行分析,借助分子动力学模拟对其机制进行分析.首先选择ATP附近关键残基位点,在前期T379N/A380...     

机械活化玉米淀粉的辛烯基琥珀酸酐酯化改性

采用行星式球磨机对玉米淀粉进行机械活化,再与辛烯基琥珀酸酐（octenyl succinic anhydride,OSA）发生酯化反应制备OSA淀粉酯。研究机械活化时间、反应温度、反应体系pH值、淀粉乳质量分数、反应时间因素对玉米淀粉酯化反应的影响,并采用二次回归正交旋转组合设计方法和响应面分析对制备条件进行优化。结果表明,机械活化对玉米淀粉OSA酯化反应有明显的增强作用,且反应不受pH值的影响;得到最优工艺条件为机械活化10 h、反应温度33.1 ℃、pH 8.45、淀粉乳质量分数12.2%、反应时间3 h,在此条件下制得机械活化辛烯基琥珀酸淀粉酯的平均取代度为0.020 3。     

北京棒杆菌单体天冬氨酸激酶T379N/A380C/T65I/D173G突变体酶学性质表征及工程菌构建

选取天冬氨酸激酶抑制剂赖氨酸(Lys)的结合位点苏氨酸(Thr) 379和丙氨酸(Ala) 380、底物天冬氨酸(Asp)的结合位点Thr65、既是底物也是ATP结合位点的催化活性中心Asp 173,对4个关键残基位点进行定点饱和突变.采用高通量筛选方法成功构建突变体T379N/A380C/T65I/D 173G,与野...     

牛肾溶菌酶的分离纯化及部分酶学性质

将新鲜牛肾匀浆后,经由缓冲液提取,正丁醇除脂,硫酸铵分级沉淀,CM-Sepharose阳离子交换层析,Superdex-200凝胶过滤层析后得到电泳纯的牛肾溶菌酶。结果表明：该酶比活力为15 145.63 U/mg,回收率为29.13%,纯化倍数为231.05;分子质量约12.66 kD,为单亚基酶。最适反应温度为65 ℃,在65 ℃以下较稳定;最适pH 9.0,pH值在3.0～9.0范围内稳定性较好;测得最适条件下牛肾溶菌酶对溶壁微球菌的Km值为0.399 μg/mL;甲醇、乙醇、异丙醇和硫氰化钾（KSCN）对该酶有激活作用;十二烷基硫酸钠、Pb2＋、Ag＋对该酶有明显抑制作用。     

酪蛋白非磷酸肽对大豆多肽的修饰及复合物的乳化性表征

通过Plastein反应利用酪蛋白非磷酸肽（casein non-phosphopeptides,CNPPs）对大豆多肽进行修饰,对制备出的CNPPs-大豆多肽复合物进行电泳、乳化性质和微观结构分析。结果表明：反应最佳工艺参数为：反应温度42 ℃、pH 4.8、时间3 h、凝乳酶添加量5 g/100 mL,该最优条件下产物的产率为（45.26±0.62）%,电泳结果证实CNPPs和大豆多肽发生了组合。对复合物功能性评价发现,CNPPs-大豆多肽复合物乳化性为0.28±0.02,乳化稳定性为（13.44±0.47）min,均高于大豆多肽的乳化性和乳化稳定性。微观结构较未修饰的大豆多肽呈现出更多的、均一的球形乳化微粒,证实通过CNPPs对大豆多肽的修饰可以有效提高蛋白质的乳化性和乳化稳定性。     

固定化酸性蛋白酶载体的选择及其性质

选用海藻酸钠（sodium alginate,SA）分别与3 种天然高分子材料制作复合凝胶载体,以酶活回收率为评价指标,采用单因素试验和正交试验确定最佳载体材料及最佳固定化条件。结果表明,SA-黄原胶复合凝胶为最佳载体,其最佳工艺条件为：SA与黄原胶质量比例为6∶1,CaCl2质量浓度为5.0 g/100 mL,固定化时间为2.5 h,在此条件下固定化酶活回收率为74.12%。对固定化酸性蛋白酶酶学性质进行研究,结果表明,其最适pH值为3.0、最适反应温度为45 ℃,均与游离酶相同,热稳定性优于游离酶,动力学参数Km值高于游离酶,操作半衰期为17.28 d。     

响应面试验优化红松松仁膳食纤维制备工艺及其理化性质分析

以红松松仁粕为原料制备松仁膳食纤维,利用响应面法优化制备工艺条件,并对其相关性质进行分析。通过比较筛选碱性蛋白酶为最适酶,选择pH值、加酶量、酶解温度、酶解时间4 个影响因素,在单因素试验基础上通过响应面试验设计,得到最优酶解工艺条件,并对此条件下得到的膳食纤维性质进行分析。结果表明：制备膳食纤维最优工艺条件为pH 9.2、碱性蛋白酶加酶量10 148 U/g、酶解温度50 ℃、酶解时间3.1 h,膳食纤维含量可达77.67%。相对于松仁粕,其持水力、膨胀力、持油力分别提高了24.17%、25.95%、40.44%,溶解性降低了63.94%。松仁粕经酶解后得到的膳食纤维具有较好的性能,对于实际应用具有重要意义。     

短短芽孢杆菌几丁质酶的分离纯化及酶学性质

探讨来源于短短芽孢杆菌FM4B的几丁质酶（chitinase）分离纯化过程及其性质。菌株FM4B摇瓶发酵液经过离心、乙醇分级沉淀及葡聚糖凝胶G-100层析纯化,用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳确定其分子质量。结果获得几丁质酶纯品,酶的纯化倍数为7.19,酶活回收率为30.6%,分子质量为66 kD;酶活力在pH 5.0～9.0和80 ℃以下稳定,最适pH值为6.0,最适温度为50 ℃;Cu2+、Hg2+、Pb2+、Co2+以及Zn2+对该酶有强烈的抑制作用,Mg2+ 和Ca2+对该酶的活力具有一定的促进作用;该几丁质酶对多种霉菌有显著的抑菌效果。菌株FM4B分泌的几丁质酶稳定性好,且对多种霉菌抑制效果明显,具有较高的潜在利用价值。     

液压压榨澳洲坚果粕酶解制备多肽工艺优化

以液压压榨澳洲坚果粕为原料,分析了其常规营养成分含量与氨基酸组成。采用碱性蛋白酶与中性蛋白酶催化酶解澳洲坚果粕蛋白制备多肽。以水解度为指标,利用单因素试验与正交试验考察了各因素对澳洲坚果粕蛋白水解度的影响。结果表明：液压压榨澳洲坚果粕中含有32.25%的蛋白质,17 种氨基酸,含量为25.05%。碱性蛋白酶各因素对澳洲坚果粕蛋白水解度影响的主次顺序为：酶解时间＞酶解温度＞加酶量＞酶解pH值＞底物质量浓度,最佳工艺条件为：酶解温度60 ℃、酶解时间3.5 h、底物质量浓度110 g/L、酶解pH 8.0、加酶量2 400 U/g,在此条件下水解度达到了22.83%。中性蛋白酶各因素影响水解度的主次顺序为：加酶量＞酶解时间＞底物质量浓度＞酶解温度＞酶解pH值,最佳工艺条件为酶解温度55 ℃、酶解时间3.5 h、底物质量浓度100 g/L、酶解pH 7.0、加酶量3 200 U/g,水解度达到了22.78%。碱性蛋白酶与中性蛋白酶各因素对澳洲坚果粕蛋白水解度的影响均达到了极显著水平（P＜0.01）。在最佳工艺条件下,碱性蛋白酶酶解液压压榨澳洲坚果粕制备多肽的效果优于中性蛋白酶。