微生物脂肪酶资源挖掘及其催化性能改良策略

脂肪酶催化在食品、医药、化工、能源等领域发挥重要作用.开发新型微生物脂肪酶资源,对脂肪酶进行修饰改良,是脂肪酶催化领域的重要研发内容.极端微生物和不可培养微生物脂肪酶的发掘是获取新型工业催化剂的热点;体外定向进化、杂合酶、表面展示等蛋白质工程等分子生物学技术手段为开发特定性质"新酶"提供了有力工具;生物印迹、pH记忆、定向固定化、交联酶晶体、脂质体包埋等高效物理化学修饰方法拓宽了脂肪酶原有的催化性质.微生物脂肪酶资源挖掘及其改良将推动脂肪酶的生物催化产业快速发展.     

假单胞菌脂肪酶的研究进展

脂肪酶是一种重要的工业用酶,来自于假单胞菌的脂肪酶较来自其它菌株的具有更强的温度、有机溶剂耐受性等比较优势,在有机合成、食品工业、药物制造、油脂深加工等工业应用方面应用潜力巨大。对假单胞菌脂肪酶的分类及性质、结构、表达调控和分泌机制等进行了简要的概述。     

黑曲霉脂肪酶分子结构预测

根据克隆到的黑曲霉脂肪酶基因序列,概念性翻译出其编码的氨基酸序列.利用BioEdit、PSIPRED和SwissModel等软件及服务器对黑曲霉脂肪酶的一级结构、二级结构和三级结构进行分子结构模型的预测与模拟.预测结果显示,黑曲霉脂肪酶分子的一级结构、二级结构及三级结构的结构特点与丝氨酸水解酶高度吻合.预测的黑曲霉脂肪酶各种二级结构成分含量与实际测定的重组黑曲霉脂肪酶二级结构成分相符.在三级结构水平上,黑曲霉脂肪酶"盖子"结构域所在的位置与已解析的黑曲霉阿魏酸酯酶对应结构域所在的位置存在显著差异.盖子结构域位置的差异预示一种开盖型脂肪酶分子设计和构建的可能.     

前导肽介导的蛋白折叠机制及其对脂肪酶影响的研究进展

大多数蛋白质的形成过程主要由合成前体蛋白和合成功能蛋白两个步骤组成.在这个过程中,前导肽能够辅助蛋白质折叠或抑制它的活性.前导肽作为脂肪酶结构中重要的一段多肽链,通常作为分子内分子伴侣来辅助脂肪酶的折叠,同时该序列上包括糖基化位点在内的一些特殊位点,对酶的活性、极端环境稳定性、甲醇耐受性和底物特异性等性质具有重要影响....     

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的基因改造及其在毕赤酵母中组成型和诱导型的表达

【目的】克隆洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)脂肪酶基因,实现其在毕赤酵母中快速、安全和稳定性的大量表达。【方法】首先设计引物扩增B.cepacia脂肪酶基因,然后应用生物信息学方法分析B.cepacia和毕赤酵母整体密码子使用情况、脂肪酶基因信号肽及密码子偏好性。在此基础上,运用overlap PCR对脂肪酶基因中低使用频率密码子进行改造并同时降低基因的G+C含量,获得优化的脂肪酶基因。再分别把原始和优化的脂肪酶基因导入载体pGAPZα和pPIC9K中,获得组成型表达载体pGAPlipW、pGAPlipO和诱导型表达载体pPIClipW、pPIClipO。分别将所得4种载体转入GS115中,得到一系列工程菌。经发酵和NTA树脂纯化后,对脂肪酶的酶学性质进行了初步研究。【结果】4种工程菌的脂肪酶活力分别为pPIClipW37.8U/mL,pPIClipO129.5U/mL,pGAPlipW40.2U/mL和pGAPlipO184.3U/mL。改造后脂肪酶活力比原始脂肪酶提高了4.6倍。酶学性质研究表明,脂肪酶在60℃时活力最高,在40℃-65℃范围内非常稳定;脂肪酶最适pH值为9.0,在pH6.0-pH10.0范围均表现很好的稳定性。【结论】通过overlap PCR改造后的脂肪酶显著提高了其在毕赤酵母中的表达效率,且GAP启动子比AOX1启动子更适合于B.cepacia脂肪酶的表达。大量表达的重组脂肪酶的性质与野生脂肪酶的性质相同,符合生产要求。     

黑曲霉（Aspergillus niger）F044脂肪酶新型基因lipB的克隆、表达及酶学性质分析

摘要：【目的】本研究拟克隆新型的黑曲霉（Aspergillus niger）脂肪酶（EC 3.1.1.3）基因,实现其在大肠杆菌（Escherichia coli）的高效表达,并对表达产物进行系统的酶学性质分析,为该脂肪酶的工业化生产及应用奠定基础。【方法】通过PCR和RT-PCR克隆脂肪酶基因,并将其开放式阅读框（ORF）克隆入融合表达载体pET28a;表达产物经Ni-agarose纯化后对LipB进行酶学性质分析,并通过圆二色谱进行结构分析。【结果】成功地从A. niger F044中克隆了一个新型的脂肪酶基因lipB,获得了该基因的全基因组序列和cDNA序列（GenBank: FJ536287、FJ536288）,并实现了其在E. coli中的高效表达。LipB分子量约为43.0 kDa,最适底物为pNPC（C8）,酶学动力学常数Km=5.98 mmol/L,最适反应温度为50℃,最适pH为6.0;该酶能在40℃条件下保持稳定,在60℃条件下处理1 h后残余酶活仅为18.8%;该酶对Ca2+敏感,当脂肪酶经2 mmol/L Ca2+处理1 h后,酶活提高了2.6倍。圆二色谱分析表明该酶在Ca2+处理前后具有明显的结构变化。【结论】新型A. niger脂肪酶lipB基因的克隆不仅积累了脂肪酶基因资源,而且为高效基因工程菌的构建及规模化应用奠定基础;对LipB的酶学性质分析表明该酶在食品和油酯化工等领域具有广阔的应用前景。     

微乳液凝胶及其固定化脂肪酶研究进展

利用微乳液胶凝现象来固定化酶是90年代初建立起来的酶固定化新技术,该技术为胶束酶学在生物合成与转化领域的应用奠定了基础.就微乳液凝胶及其固定化脂肪酶的制备、性质、微观结构及其潜在应用作了带有知识介绍性质的综述.     

阿维链霉菌Streptomyces avermitilis碱性脂肪酶LpsA2的表达和酶学性质分析

【目的】本研究将推测的阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)脂肪酶基因lpsA2在大肠杆菌(Escherichia coli)中进行异源表达及系统的酶学性质分析。【方法】提取阿维链霉菌基因组,设计特异性引物,PCR扩增脂肪酶基因lpsA2,使其在大肠杆菌中异源表达,利用6个组氨酸标签纯化脂肪酶LpsA2,并进行酶学性质分析;对LpsA2进行序列比对和进化分析。【结果】氨基酸序列比对显示LpsA2具有脂肪酶典型的由Ser、His和Asp构成的活性部位,即Ser130-Asp221-His25,其中Ser位于保守的五肽结构(Gly128-His129-Ser130-Gln131-Gly132)中;分子系统学分析显示,LpsA2是脂肪酶第一家族亚家族成员(Subfamily I.7);实验测得纯化的重组脂肪酶LpsA2的最适反应pH为8.0,最适反应温度为50℃;最适底物为对硝基苯酚豆蔻酸酯;在10℃-50℃范围内该酶的激活自由能为6.3 kcal/mol;1 mmol/L Co2+、Hg2+、Zn2+可使酶活性提高至250%以上;15%的二甲基甲酰胺和二甲基亚砜使酶活分别提高至110.7%和138%;0.1%和1%的Span-20可使酶活性分别提高至352.7%和189.7%。【结论】本研究对推测的来源于S.avermitilis的脂肪酶基因lpsA2进行了异源表达和酶学功能鉴定,不仅为脂肪酶的研究积累了更多数据,也为具有优良性能的脂肪酶生物工程菌的筛选奠定了基础,更为其在食品加工、药物合成等工业生产中的应用提供了依据。     

微生物脂肪酶特性及工业应用

脂肪酶(Lipase, EC 3.1.1.3,即甘油三酯水解酶),不仅具有催化甘油三酯水解生成甘油及脂肪酸,而且具有催化酯交换反应、转酯反应等活性。由于脂肪酶的作用温度、作用pH值范围较广,且耐有机溶剂、催化反应不需要辅酶、催化效率比较高及对环境友好等性质,使得其在食品、洗涤工业、生物传感器、医药、化妆品、生物柴油及环境治理等方面具有广泛应用。本综述着重对脂肪酶的性质及其在工业中的应用两方面进行分析。为脂肪酶相关研究提供科学依据。同时,对脂肪酶的未来发展前景进行展望。     

微生物发酵生产脂肪酶的研究进展

脂肪酶是一种重要的工业用酶,广泛应用于食品、精细化工、医药和能源等领域.脂肪酶最主要的来源是通过微生物发酵生产.综述了脂肪酶种类、高产脂肪酶菌种选育、发酵工艺优化与调控、高密度发酵和发酵工艺放大等方面的研究进展,并展望了脂肪酶发酵生产的研究方向及前景.