灵芝UDP-葡萄糖4-差向异构酶酶学性质研究及其应用

【背景】灵芝多糖是灵芝的重要活性物质之一。UDP-葡萄糖4-差向异构酶（UDP-glucose 4-epimerase,UGE,EC 5.1.3.2）是灵芝多糖合成途径中糖供体生成的重要酶,其参与了UDP-葡萄糖与UDP-半乳糖的相互转化,与多糖中半乳糖残基含量密切相关。【目的】通过对来源于灵芝的UGE基因进行异源表达,丰富灵芝多糖糖供体合成途径重要酶的酶学特性信息,深入了解灵芝多糖代谢合成途径。【方法】以灵芝菌株（Ganoderma lingzhi） CGMCC 5.26的cDNA为模板,克隆得到UGE基因GL30389,并在Escherichia coli BL21（DE3）中诱导表达,产物纯化后进行酶学性质、酶动力学、底物专一性及转化率的研究。【结果】灵芝UGE的分子量为45 kDa。最适反应pH值为6.0,在pH 7.0—9.0范围内有较好的稳定性;最适反应温度为30℃,温度在40℃时稳定性最好。Fe²⁺和Mg²⁺对UGE有激活作用。以UDP-葡萄糖为底物时,K_m为0.824 mmol/L,V_max为769.230 μmol/（L·min）,k_cat为1.333 s^—1,k_cat/K_m为1.618 L/（mmol·s）。灵芝UGE对D-葡萄糖、半乳糖醛酸及N-乙酰葡萄糖胺有催化活性。通过优化pH、温度、底物与酶的配比、添加金属离子将转化率从16.0%提升至39.4%。【结论】灵芝UGE与植物来源的UGE酶学性质较为相似,其催化效率优于大部分细菌来源的UGE。本研究丰富了灵芝多糖糖供体合成途径重要酶的酶学特性信息,有利于深入了解灵芝多糖代谢合成途径。