新型扁桃酸消旋酶的基因挖掘和性能表征

消旋酶是实现手性化合物去消旋化制备光学纯化学品的重要工具,来源于恶臭假单胞菌的扁桃酸消旋酶(MR),是目前唯一可以催化两种构型扁桃酸互相转换的消旋酶。通过基因组数据挖掘获得了9个新的扁桃酸消旋酶基因及活性蛋白,其中来源于放射性土壤杆菌Agrobacterium radiobacter的Ar MR酶对扁桃酸和邻氯扁桃酸具有较高的催化活力,而且该酶的异源表达水平也较理想。ArMR催化扁桃酸消旋反应的最适温度为50℃,最适pH为7.8。该酶在30℃、40℃和50℃下的半衰期分别为70.7、7.2、0.17 h。ArMR对(R)-和(S)-扁桃酸的K_M值分别为1.44 mmol/L和0.81 mmol/L,k_(cat)值分别为410 s~(–1)和218 s~(–1);对(R)-和(S)-邻氯扁桃酸的KM值分别为6.48 mmol/L和6.37 mmol/L,而k_(cat)值为0.22 s~(–1)和0.23 s~(–1)。Mg~(2+)和Mn~(2+)对该酶的活力有促进作用,而Zn~(2+)使其完全失活。新型扁桃酸消旋酶的发现和表征为今后此类酶的深入研究和开发提供了更多资源和数据参考。     

恶臭假单胞菌CGMCC 1388对映选择性生物降解制备(S)-扁桃酸及其衍生物的研究

从土壤中分离得到一株（R）-扁桃酸选择性降解菌,经鉴定为恶臭假单胞菌,保存于中国普通微生物保藏中心,编号为CGMCC1388。考察了扁桃酸及其降解产物对扁桃酸脱氢酶活力的影响。研究表明,在培养基中添加少量扁桃酸、苯甲酰甲酸或苯甲酸均可显著提高其产量,以扁桃酸的诱导效果最佳。3种诱导物的最适添加质量浓度分别为4、4和2 g/L。当以消旋扁桃酸为反应底物时,该菌可高选择性降解（R）-扁桃酸,回收得到的（S）-扁桃酸对映体过量值（e.e.）高于99%,反应的对映选择率（E）达130。用静息细胞催化扁桃酸降解的最适温度和pH分别为30 ℃和6.0,最适底物浓度为60 mmol/L,以双倒数法求得Km为47 mmol/L。考察了该菌对扁桃酸苯环取代衍生物的生物转化,并以高产率制备获得高对映纯度的（S）-对羟基扁桃酸和（S）-对氯扁桃酸。     

高温蛋白酶产生菌的筛选及其产酶条件和酶学性质分析

从徂徕山温泉附近土样中分离到9株产高温蛋白酶菌株,选取一株碱性蛋白酶高产菌株L7为出发菌株,进行显微形态、16S rRNA基因序列分析,将其初步鉴定为短芽孢杆菌(Brevibacillus sp.)。研究该菌株发酵条件,确定产酶的最佳培养基组成为葡萄糖40 g/L,蛋白胨20 g/L,磷酸氢二钠1.4 g/L,氯化钙0.6 g/L,硫酸镁0.4 g/L,通过培养基优化,酶活达到103.08 U/mL。最佳培养条件为250 mL三角烧瓶中装液量50 mL、pH8.0、培养温度为55℃、培养时间为24 h。对该菌株酶学性质研究,L7菌株所产高温蛋白酶的最适温度为55℃,最适pH为10,并且具有良好的温度稳定性和pH稳定性,酶活性受PMSF强烈抑制。     

诱变选育脂肪酶高产菌株及其酶学性质

面包干酵母(Saccharomyces cerevisiae)为出发菌株,对其进行紫外和微波复合诱变,得高产突变菌株DX213,高产突变菌株酶活力为635 U/mL,为出发菌株的1.69倍。菌株富集培养5代,遗传性状稳定。DX213菌株的最优产脂肪酶条件为:培养温度30℃和培养液pH 7.5。酶学性质研究表明:脂肪酶的最适温度40℃、最适pH为7.5、脂肪酶在40℃以下稳定。Fe3+离子对脂肪酶有激活效应,当Fe3+离子浓度为0.03 g/mL时,脂肪酶酶活力高达720 U/mL。     

Serratia marcescens H30脂肪酶的重组可溶表达、固定化及其酶学性质

为了提高Serratia marcescens H30脂肪酶的可溶表达水平,分别将目的基因与p GEX-4T-1、p ET28a和p ET32a构建重组表达载体,转入大肠杆菌BL21(DE3),通过优化诱导过程,发现可溶性酶的最高活性可达25 000 U/L。再经Ni2+亲和柱纯化、LH-EP固定化后,固定化酶的比酶活为214 U/g(以1 g湿质量计),酶活回收率为51%。固定化后重组脂肪酶的最适温度由30℃提高到35℃,最适p H从7.0偏移至8.0左右,并且稳定性也有所增加。该固定化重组脂肪酶同样能够拆分消旋体反式-4-甲氧苯基缩水甘油酸甲酯,光学选择性没有改变。反应14 h,转化率为48.5%,底物的e.e.值为99.2%,表明该固定化脂肪酶能有效拆分消旋体反式-4-甲氧苯基缩水甘油酸甲酯,为工业生物催化制备地尔硫卓提供了可能。     

金属螯合载体固定重组腈水解酶

以琼脂粉为基质制备金属螯合载体,并用于固定重组腈水解酶。研究发现:制备金属螯合载体最合适的金属离子为Zn2+。当Zn2+离子浓度0.3 mol/L、给酶量15.6 mg/g、固定化pH 8.0、固定化温度40℃时,制得的固定化酶活性最高。固定化酶最适反应温度为50℃、最适反应pH为7.0。当扁桃腈浓度为10 mmol/L、反应1 h时,固定化酶最大产率为0.041 mmol/(g·h);在反应12 h时,产物e.e.值可达到99%以上。固定化酶重复使用8次以后,酶活力仍保持在45%。     

新型R-扁桃酸脱氢酶的基因挖掘及表达鉴定

R-扁桃酸脱氢酶在苯乙酮酸的生物合成中起着关键的作用,挖掘具有高催化活性及稳定性的新型R-扁桃酸脱氢酶具有重要的意义。为了获得理想的R-扁桃酸脱氢酶,采用了基因组挖矿技术从Lactobacillus harbinensis菌株中获得了一个新型的R-扁桃酸脱氢酶LhDMDH,重组LhDMDH的比酶活高达1264.3 U/mg,约为探针的4倍,在已报道的R-扁桃酸脱氢酶中处于领先水平。同时,考察了4个重组酶主要的酶学特性,它们的最适反应温度在25~30℃,最适反应pH在9.0~9.5。动力学参数的结果表明,LhDMDH对底物的K_(cat)值为30.28 S~(-1),明显高于其它重组酶。此外,底物谱分析的结果也表明LhDMDH在外消旋扁桃酸的手性拆分及苯乙酮酸的生物合成中更具优势。在R-扁桃酸脱氢酶基因挖掘方面取得了较为理想的结果,为进一步的改造及应用奠定了坚实的基础,也为其它酶的挖掘提供了可资借鉴的经验。     

低温脂肪酶的产酶条件优化及其酶学性质

利用单因素筛选和正交试验对Burkholderia sp. SYBC LIP-Y发酵产酶的液体培养基和发酵条件进行了优化,其优化配方为：可溶性淀粉10 g/L、牛肉膏15 g/L、NaNO3 0.252 g/L、橄榄油40ml/L、Triton x-100 10ml/L、初始pH 7.5、接种量10%(V/V),脂肪酶酶活达到85.23U/ml,是优化前的3.63倍。通过对双水相纯化得到的脂肪酶进行酶学性质研究,确定该酶反应的最适pH为10.0,最适温度为30℃,40℃下保温60min酶活性还有80%以上,该脂肪酶为低温脂肪酶,热稳定性好,具有一定的耐醇性,应用前景广阔。     

氧化铁鞘细菌铁氧化酶最适产酶条件及其酶学特性的研究

对氧化铁鞘细菌FC990 1菌株的铁氧化酶最适产酶条件及酶学特性进行了研究。菌株最适产酶培养基为 (g/L) :柠檬酸铁胺 10g ,NaNO3 1.2g,MgSO4·7H2 O 0 .5g ,K2 HPO4·7H2 O 0 .5g ,CaCl2 0 .0 15g ,ZnSO4·7H2 O 0 .0 0 0 5g。最适产酶条件为 :温度 30℃ ,起始pH7.0 ,接种量 2 % ,15 0mL三角瓶装 5 0mL ,15 0r/min振荡培养 72h。铁氧化酶最适pH为7.5 ,最适温度为 30℃。金属离子Ca2 、Mg2 、Zn2 对酶有激活和稳定作用 ;Cu2 、Hg2 、Al3 则抑制酶的活性 ;Fe2 、K 、Na 对酶活性影响不明显。     

产碱杆菌ECU0401催化拆分扁桃酸及其衍生物

从土壤中分离的1株产碱杆菌Alcaligenes sp.ECU0401具有扁桃酸脱氢酶活性,可以以扁桃酸、苯甲酰甲酸或苯甲酸为唯一C源生长,并且具有较高的脱氢酶活力。以外消旋扁桃酸为C源,采用分批补料策略培养（或反应）99h,扁桃酸累计投入量为30.4g/L,（S）-（＋）-扁桃酸被完全降解,（R）-（-）-扁桃酸回收产率为32.8%,对映体过量值（e.e.）〉99.9%。利用静息细胞作为催化剂不对称降解外消旋扁桃酸的氯代衍生物,制备获得光学活性的（R）-（-）-邻氯扁桃酸、（S）-（＋）-间氯扁桃酸和（S）-（＋）-对氯扁桃酸,光学纯度均超过99.9%e.e.。