嗜热玫瑰红球菌嗜热脂肪酶的重组表达与酶学性质研究

嗜热脂肪酶能克服常温酶生物学性质不稳定的缺陷,在工业应用中有较大的优势,因而成为最近研究的热点.通过合成嗜热玫瑰红球菌Thermomicrobium roseum DSM 5159中的预测脂肪酶基因,在大肠杆菌BL21(DE3)中异源表达,并对该酶进行分离纯化和酶学性质表征.重组脂肪酶的熔融温度Tm和焓变ΔH分别为97...     

定向引入N-糖基化位点促进芳基醇氧化酶热稳定性及底物亲和力

芳基醇氧化酶在木质素降解过程中发挥重要作用,N-糖基化修饰影响其酶学性质。该文旨在通过研究刺芹侧耳（Pleurotus eryngii）来源的芳基醇氧化酶N-糖基化,来提高其热稳定性和底物亲和力。利用毕赤酵母GS115表达系统和定点突变技术,构建表达6种芳基醇氧化酶突变体蛋白,并对纯化后的野生型和突变体酶进行酶学性质和热稳定性分析。结果表明,芳基醇氧化酶N89和N249糖基化位点突变导致最适温度和70℃时酶热稳定性降低;在这个过程中,将其引入新的糖基化位点后的突变体,其最适酸碱度没有变化,最适温度以及70℃下的热稳定程度都明显优于野生型;以藜芦醇为底物时,突变体[AAO(F-X-N-X-T)]与底物亲和力最高。N-糖基化主要影响芳醇氧化酶的热稳定性,其中N89和N249位点的N-糖基化对酶的热稳定性起重要作用;引入N-糖基化位点[AAO(F-X-N-X-T)]能获得具有高活力和高稳定性的芳醇氧化酶。     

古生菌来源耐热肌氨酸氧化酶的异源表达及酶学性质

由于目前大部分肌氨酸氧化酶(sacrosine oxidase, SOX)热稳定性差、失活机理研究不深入,使其在医疗和食品工业等领域的实际应用中受限。该研究通过筛选与挖掘一种热稳定性优异的肌氨酸氧化酶,以达到拓宽其应用前景与应用潜力的目的。根据预测,将来源于古生菌Archaea HR32中肌氨酸氧化酶在Bacillus subtilis WB600中异源表达,并对其酶学性质进行考察。重组蛋白rSOX大小约为42 kDa,二级结构由35.0%α-螺旋、11.1%β-折叠、23.3%β-转角及31.6%无规则卷曲组成,T_m和ΔH为92.13℃和1 070 kJ/mol。以肌氨酸为底物时,最适pH为8.0,最适温度为70℃,80℃下半衰期为12 h,K_m、k_cat和k_cat/K_m分别为1.17 mmol/L、74.59 min^-1、63.78 L/(mmol·min)。常见有机溶剂对rSOX活性影响不大,金属离子则对rSOX有不同程度的促进或抑制作用。另外,rS...     

A152G突变对GH43家族麦氏交替单胞菌木聚糖酶XynZT-2的影响

前期研究发现GH43家族近缘物种相同位点存在天然突变.为了探究保守位点区域的基因突变对酶催化性能的影响,对来源于麦氏交替单胞菌(Alteromonas macleodii)的木聚糖酶XynZT-2利用软件计算、随机突变及天然存在的突变进行分子改造,定点突变第152位丙氨酸为甘氨酸(A152G),将原酶与突变酶基因转化到...     

D407A/D430A双位点突变对嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶GTamy酶学性质的影响

旨在研究位于嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶GTamy的结构域A与生淀粉结合域RSBD间的Ca²⁺结合位点对其酶学性质的影响,构建了GTamy的Ca²⁺结合位点突变体GTamyD407A/D430A,并比较了GTamy与突变体GTamyD407A/D430A的酶学性质。结果表明,与GTamy相比,突变体的高温活性和热稳定性明显降低。突变体于80℃的比活力由1 756.75 U/mg降低至1 484.48 U/mg;80℃的半衰期由3 h降低至2.5 h。以可溶性淀粉为底物时,突变体的底物结合能力不变,反应速率为GTamy的79%;以玉米淀粉为底物时,突变体的底物吸附率为GTamy的67.9%,底物降解率为GTamy的59.3%。该Ca²⁺结合位点可能通过改变RSBD和催化活性中心的分子结构来影响GTamy的高温活性和热稳定性。本研究表明该Ca²⁺结合位点有利于GTamy维持高温活性和热稳定性。     

Ca~(2+)结合位点对极端嗜热α-淀粉酶ApkA高温活性及热稳定性的影响

开发耐高温α-淀粉酶是目前淀粉液化工艺的迫切需要,极端嗜热α-淀粉酶具有优良的高温活性和热稳定性,其高温适应性机制研究可以为构建耐高温α-淀粉酶提供理论依据和设计思路。通过分析来源于极端嗜热古生菌Thermococcus kodakarensis KOD1的α-淀粉酶Apk A的氨基酸序列,构建Ca2+结合位点突变体Apk Ads N110A/D155A/D164A。酶学性质分析表明,与野生型Apk Ads相比,突变体Apk Ads N110A/D155A/D164A的高温活性和热稳定性明显降低。其中Apk Ads的最适反应温度为90℃,对应的绝对酶活为2946.75 U/mg;突变体Apk Ads N110A/D155A/D164A的最适反应温度为80℃,对应的绝对酶活为917.07 U/mg。Apk Ads于90℃的半衰期约为5 h,突变体Apk Ads N110A/D155A/D164A于90℃的半衰期约为2 h。本研究结果表明Apk A中Ca2+结合位点与其高温活性和热稳定性均相关,Asn110、Asp155及Asp164这三个氨基酸残基的丙氨酸替换突变不利于Apk A维持其高温活性和热稳定性。     

嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy的C末端结构域功能及生淀粉结合位点分析

为确定嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy中参与生淀粉结合的结构区域,对Gt-amy的C末端结构域(C-terminal domain,CTD)进行缺失突变,并比较Gt-amy及CTD缺失突变体Gt-amy-T的酶学性质。在与Gt-amy相同的条件下,Gt-amy-T不能结合和降解玉米淀粉,CTD可有效结合玉米淀粉。以可溶性淀粉为底物,Gt-amy-T的kcat值约为Gt-amy的77.9%。CTD的系统进化关系分析显示CTD不是典型的淀粉结合结构域,但是本研究证实CTD属于生淀粉结合结构域,在Gt-amy结合并降解生淀粉中发挥重要作用,并且CTD有利于Gt-amy发挥可溶性淀粉酶活力。此外,本研究将CTD中Tyr残基定点突变为Ala残基,通过比较CTD与突变体的玉米淀粉结合能力以及Gt-amy与Gt-amy W501A/W514A的玉米淀粉结合率和降解率,确定CTD中W501和W514可能是生淀粉结合位点。     

组成型分泌表达嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶的重组粪肠球菌的构建

该研究以高效组成型启动子P10替换pSIP401-gtamyhds中诱导型启动子,构建重组载体pSIP401Z-gtamyhds,并以其为基础框架,分别导入粪肠球菌（Enterococcus faecalis）来源的8种信号肽（s1～s8）,采用电转化法将信号肽筛选载体转入具有优良益生特性的粪肠球菌EXW27,构建组成型分泌表达嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy的重组粪肠球菌。以发酵上清液中α-淀粉酶活性为评价指标,对8种信号肽进行筛选,并对嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy进行分离纯化和酶学性质研究。结果表明,信号肽s7对嗜热酸性生淀粉α-淀粉酶Gt-amy的分泌效率最高,发酵上清液中α-淀粉酶活性达到310 U/mL。重组Gt-amy的最适反应pH值为5.0,在pH 4.0～8.0范围内具有较好的稳定性,最适反应温度为80 ℃,于80 ℃的半衰期为3 h,在40 ℃条件下反应3 h,对玉米淀粉的降解率可达55.8%。     

A154C/G155C双点突变对嗜热耐酸淀粉酶酶活性及热稳定性的影响

利用重叠延伸法对嗜热球菌Thermococcus sp.的高温酸性α-淀粉酶基因BD5088进行体外A154C/G155C双点定点突变,通过原核表达载体pET30a构建表达载体pET-BD5088C2,在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,酶学性质分析表明,突变淀粉酶拓宽了反应pH值范围,尤其是酸性条件下提高更为显著。BD5088淀粉酶在100℃条件下酶活力半衰期约为22min,而突变酶酶活力半衰期40min,突变酶酶活力比BD5088淀粉酶提高近1倍。加热60min时,突变酶酶活力仍可维持原活力的40%,而BD5088淀粉酶只能维持20%左右。说明其热稳定性得到有效的提高。另外,突变酶在中温和90℃条件下酶活力有所提高,65℃时酶活力提高将近1倍。结果表明,BD5088淀粉酶的154、155位残基的突变为Cys对维持其热稳定性起到重要的作用,并且对其酶学性质有较大的影响,可能参与了二硫键的形成。     

嗜热酸性III型普鲁兰多糖水解酶TK-PUL保守基序中关键氨基酸残基对其催化性质的影响

对嗜热酸性III型普鲁兰水解酶TK-PUL保守基序中非保守氨基酸残基进行定点突变,通过比较TK-PUL与突变体的酶学性质,确定保守基序中关键氨基酸残基对其催化性质的影响。TK-PUL保守基序II中I500W位点变化不影响其最适反应pH值、pH值稳定性、最适反应温度、热稳定性,但使其α-淀粉酶活性和普鲁兰酶活性均明显降低。动力学常数测定结果显示,突变体I500W以麦芽三糖为底物的kcat/Km值基本不变,以异潘糖为底物的kcat/Km值约为TK-PUL的64.78%。结果表明,TK-PUL保守基序II中第500位氨基酸残基Ile对其水解糖苷键的偏好性起到重要作用。TK-PUL中I500W位点变化不影响其α-1,4-糖苷键水解活性,但使其α-1,6-糖苷键水解活性明显降低。本研究有助于深入理解TK-PUL的双功能催化机制,也可为TK-PUL的分子改造提供理论依据和设计思路。