L-天冬氨酸脱羧酶研究进展

根据作用于L-天冬氨酸的位置不同,L-天冬氨酸脱羧酶可分为L-天冬氨酸α-脱羧酶和L-天冬氨酸β-脱羧酶,本文综述了两种酶在结构特点、酶学性质、基因表达、酶的应用等方面的研究进展。     

L-天冬氨酸-β-脱羧酶发酵条件的响应面优化

利用Plackett-Burman设计和响应面分析方法对L-天冬氨酸-β-脱羧酶产生菌德阿昆哈假单孢菌XG-2-81的发酵条件进行优化.得出影响产L-天冬氨酸-β-脱羧酶的3个重要的因素为:玉米浆,多肽朊和装液量.通过对实验结果的方差分析,得到其最适条件分别为:玉米浆浓度0.64%,多肽朊浓度1.21%,装液量14.7...     

L-天冬氨酸-α-脱羧酶高产菌株初筛方法的建立

通过试管法、平板法、Berthelot法和纸层析法对L-天冬氨酸-α-脱羧酶(PanD)高产菌株的初筛方法进行研究。分别检测转化体系中底物L-天冬氨酸减少引起的pH变化及产物CO2和β-丙氨酸的增加量,并用高效液相色谱法比较这四种方法的准确性。结果表明:CO2能溶于转化液,难以用倒置管收集完全;PanD系胞内酶,难以用平板点种法改变平板的pH;β-丙氨酸和L-天冬氨酸在Berthelot检测中吸收值均偏低,不适用于PanD高产菌的筛选;纸层析法可以直接检测β-丙氨酸和L-天冬氨酸,成本低,操作简单,具一定的精确度,可以较大规模地筛选PanD高产菌株。     

产L-天冬氨酸α-脱羧酶细菌的分离、鉴定及发酵条件优化

【目的】从葡萄园土壤中分离L-天冬氨酸α-脱羧酶的产生菌株,对其进行分类鉴定,优化其产生L-天冬氨酸α-脱羧酶的发酵条件,为β-丙氨酸的生物合成提供基础。【方法】采用变色圈法和液体复筛培养基分离筛选具有L-天冬氨酸α-脱羧酶活力的菌株,对菌株进行形态、生理生化特征试验及16S r RNA序列同源性分析鉴定菌株的系统发育学地位,采用单因素及正交设计试验优化培养基及发酵条件。【结果】筛选到一株L-天冬氨酸α-脱羧酶高产菌株Pan D37,其亲缘关系和特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)较近,且形态与培养特征、生理生化特性与特基拉芽孢杆菌基本相符。研究表明其最佳发酵配方和培养条件为:蔗糖22.5 g/L、富马酸7.5 g/L、蛋白胨20 g/L、L-天冬氨酸6 g/L、Triton X-100 2g/L,起始p H为7.0,装液量50 m L/500 m L,摇床转速220 r/min,种子液接种量为5%(V/V),35°C培养28h。在最优条件下L-天冬氨酸α-脱羧酶活力可达44.57 U/m L,比初筛时提高2.57倍。【结论】分离并获得一株特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)Pan D37,经条件优化后具有较高的L-天冬氨酸α-脱羧酶产生能力,有望应用于β-丙氨酸的工业生产。     

L-天冬氨酸-α-脱羧酶的重组表达、定点突变及高通量检测方法的建立

将枯草芽孢杆菌L-天冬氨酸-α-脱羧酶基因进行了克隆和异源表达,并通过定点突变构建了2个突变体。针对该酶活力检测时存在的检测通量低、周期长和成本高等缺点,旨在建立一种简单高效的酶活力高通量检测方法。采用氯酚红(CPR)指示剂和4-吗啉乙磺酸(MES)缓冲液体系,并对检测条件进行优化,提高检测的准确性和灵敏性,建立了基于比色法的微孔板高通量检测方法,然后以L-天冬氨酸-α-脱羧酶及其突变体作为模型酶,对高通量检测方法进行了验证。优化后的酶活检测条件为MES缓冲液2 mmol/L,CPR指示剂75 μmol/L,L-天冬氨酸75 mmol/L,pH 6.5,温度37℃,反应时间10 min,检测波长为567 nm。采用3种模型酶对微孔板高通量检测方法进行了验证,结果显示该方法与HPLC法测得的结果一致。高通量检测方法具有操作简便易行、灵敏度高等优点,能够用于L-天冬氨酸-α-脱羧酶的快速检测。该方法的建立将为L-天冬氨酸-α-脱羧酶进行定向进化及突变体的高通量筛选奠定基础。     

细菌L-天冬氨酸α-脱羧酶的分子机制及分子改造研究进展

L-天冬氨酸α-脱羧酶能够催化L-天冬氨酸生成β-丙氨酸,是泛酸代谢中的关键酶之一,对生物体中的能量代谢和脂肪代谢至关重要。细菌L-天冬氨酸α-脱羧酶属于丙酮酰依赖型的一类酶,具有特别的翻译后加工机制和底物失活作用,本文对L-天冬氨酸α-脱羧酶的分子机制和分子改造进行了综述,并对其在β-丙氨酸合成方面的应用进行了展望。     

两种L-天冬氨酸α-脱羧酶的表达与酶学性质分析

【目的】实现单核增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)和杰氏棒杆菌(Corynebacterium jeikeium)L-天冬氨酸α-脱羧酶基因在Escherichia coli中异源表达,纯化重组蛋白并对其进行酶学性质分析。【方法】依照E.coli的密码子偏好性优化来源于L.monocytotogens和C.jeikeium的pan D基因序列。人工合成后以此构建表达载体pET28a(+)-pan D_(Lm)和p ET28a(+)-pan D_(Cj),转化E.coli BL21(DE3),实现panD_(Lm)和panD_(Cj)基因的异源表达。利用亲和层析纯化获得携带组氨酸标签的纯酶后进行酶学性质研究,并考察底物对酶反应的影响。【结果】重组菌蛋白电泳分析结果表明,重组酶panD_(Lm)和panD_(Cj)均有自加工功能,裂解后形成了α亚基和β亚基。重组酶比酶活分别为8.9 U/mg和11.8 U/mg。两种酶的最适反应温度均为60°C,最适p H分别为7.0和6.0,它们都在30-50°C,酸性条件下较稳定。与目前研究最多的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)来源的Pan DC.g相比,Pan DL.m受底物天冬氨酸的抑制作用较小。【结论】panD_(Lm)和panD_(Cj)可在高温酸性条件下特异性转化L-天冬氨酸生成β-丙氨酸,其中panD_(Lm)受底物的抑制作用较小,具有一定的工业应用潜力。     

谷氨酸棒杆菌L-天冬氨酸α-脱羧酶在大肠杆菌中的表达及酶转化生产β-丙氨酸

【目的】克隆谷氨酸棒杆菌来源L-天冬氨酸α-脱羧酶基因, 实现其在大肠杆菌中的异源表达, 并进行酶转化L-天冬氨酸合成β-丙氨酸的研究。【方法】PCR扩增谷氨酸棒杆菌L-天冬氨酸α-脱羧酶基因pand, 构建表达载体pET24a(+)-Pand, 转化宿主菌大肠杆菌BL21(DE3), 对重组菌进行诱导表达, 表达产物经DEAE离子交换层析和G-75 分子筛层析纯化后进行酶学性质研究, 然后进行酶转化实验, 说明底物和产物对酶转化的影响。【结果】重组菌SDS-PAGE分析表明Pand表达量可达菌体总蛋白的50%以上, AccQ·Tag法检测酶活达到94.16 U/mL。该重组酶最适反应温度为55 °C, 在低于37 °C时保持较好的稳定性, 最适pH为6.0, 在pH 4.0?7.0范围内有较好的稳定性。酶转化实验说明: 底物L-天冬氨酸和产物β-丙氨酸对转化反应均有抑制作用; 实验建立了较优的酶转化反应方式, 在加酶量为每克天冬氨酸3 000 U时, 以分批加入固体底物L-天冬氨酸的形式, 使100 g/L底物转化率达到97.8%。【结论】重组L-天冬氨酸α-脱羧酶在大肠杆菌中获得高效表达, 研究了酶转化生产β-丙氨酸的影响因素, 为其工业应用奠定了基础。     

以L-天冬氨酸为原料制备D-天冬氨酸的新方法

以L-天冬氨酸为原料经过酯化、消旋、拆分和水解制备D-天冬氨酸。使L-2,3-二苯甲酰酒石酸(L-DBTA)与DL-天冬氨酸-β-甲酯在水溶液中于65~70℃反应形成非对映体盐,冷却到室温,D-天冬氨酸.L-DBTA盐析出,过滤后再经水解得到D-天冬氨酸,收率78.2%,旋光纯度达到99%以上。     

枯草芽胞杆菌L-天冬氨酸a脱羧酶的酶学性质

b-丙氨酸是一种重要的医药化工原料,目前主要依靠化学法进行生产。探寻更为环保和高效的生物生产法是未来研究的一个方向。L-天冬氨酸a脱羧酶 (PanD) 能特异地脱去L-天冬氨酸的a羧基,生成b-丙氨酸。本文比较了3种分别来源于大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌及枯草芽胞杆菌的PanD比酶活 (分别为0.98、7.52和8.4 U/mg)。后两者的最适pH均为6.5,最适反应温度分别为65 ℃及60 ℃。与目前研究最多的来源于大肠杆菌和谷氨酸棒状杆菌的PanD相比,来源于枯草芽胞杆菌的PanD具有更好的活性和热稳定性,具有更强的工业应用潜力。同时,本文对该酶特有的翻译后自剪切及机理性失活现象进行了分析和讨论。     

双酶偶联转化富马酸制备β-丙氨酸的工艺的建立与优化

酶转化法是生产β-丙氨酸的重要途径,但单一酶法转化存在底物价格较高的问题。通过构建双酶催化体系制备β-丙氨酸,即将来源于大肠杆菌的天冬氨酸酶(AspA)和来源于谷氨酸棒杆菌的L-天冬氨酸α-脱羧酶(PanD)偶联,以富马酸和氨为底物进行酶促反应合成β-丙氨酸。催化反应中AspA与PanD的最适加酶比例为1∶80,其中AspA的浓度为10μg/mL,转化温度为37℃,pH为7.0;浓度为100 mmol/L的富马酸可在8 h内被完全转化,转化率为100%,摩尔产率为90.9%,β-丙氨酸的产量为90 mmol/L,约为7 g/L;浓度为200 mmol/L的富马酸在反应8 h后,体系中β-丙氨酸的产量为126 mmol/L,约合9.8 g/L,继续延长反应时间,转化率并没有明显提高。根据该研究提出的双酶偶联转化工艺可将价格低廉的富马酸一步转化为具有高附加值的β-丙氨酸。     

毕赤酵母分泌表达JEV prME蛋白及其形成病毒样颗粒的免疫原性鉴定

应用毕赤酵母分泌表达日本脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)prME蛋白,鉴定其表达效果与免疫原性,以期为JEV亚单位疫苗的研制奠定基础。RT-PCR扩增JEV SA14-14-2株prME基因,将其连接到毕赤酵母表达载体pPICZa-A,分别获得pPICZa-prME和携带JEV Cap蛋白C末端19个Aa信号肽的pPICZa-SprME质粒。表达载体用PmeⅠ酶切线性化,通过电转化转入毕赤酵母X33并诱导发酵培养。利用SDS-PAGE和Western blotting鉴定酵母发酵上清中目的蛋白的表达情况。利用GE蛋白层析纯化柱纯化目的蛋白,利用电镜观察纯化前后的目的蛋白,将不同剂量纯化后的prME蛋白与弗氏佐剂混合以及定量纯化后的prME蛋白与不同剂量的核酸佐剂混合分别免疫4周龄小鼠,定期采血,ELISA检测被免小鼠血清的抗体水平,空斑减少试验测定抗体中和效价。SDS-PAGE结果表明毕赤酵母可以分泌表达完整的prME蛋白,目的蛋白在70–100 kDa之间;Western blotting结果显示分泌表达的prME蛋白具有良好的反应原性,进一步证明prME蛋白在酵母X33中以整体的形式分泌表达,没有发生水解切割。纯化目的蛋白,根据洗脱时间和体积表明其分子量大于1×10~6 Da,因此推断prME蛋白可能形成多聚化的颗粒。电镜观察发现直径30–50 nm的病毒样颗粒(Virus like particles,VLPs)。免疫试验结果表明,纯化后的重组蛋白10–15μg/只接种小鼠在3周后抗体达到高峰值,之后逐渐下降,免疫7周后小鼠血清仍可检测到JEV抗体。将prME VLPs以10μg/只的剂量与不同剂量的核酸佐剂配伍后接种小鼠,ELISA检测结果表明核酸佐剂可明显增强JEV prME VLPs免疫应答,免疫4周后小鼠血清的中和抗体效价为1∶80–1∶160。上述结果表明毕赤酵母表达JEV prME虽不能发生水解切割,但仍可形成VLP并诱导免疫小鼠产生较高水平中和抗体。     

L-天冬氨酸的清洁提取工艺

针对L-天冬氨酸酶法制备过程中用硫酸调pH存在的环境污染问题,探讨了利用富马酸提取L-Asp的方法,结果表明最佳提取条件为结晶温度90℃、富马酸加入量为底物溶液中富马酸量的0．65倍、最终冷却至37℃。比较硫酸和富马酸两种提取L-Asp方法发现,后者的废水排放量及废水处理费用仅为前者的1／6,是一种清洁经济的提取工艺。     

重组Hepcidin融合蛋白的氧化复性及活性鉴定

将诱导表达的His-hepcidin融合蛋白包涵体通过固定化金属离子配体亲和层析(IMAC)柱分离纯化后,在cys-teine/cystine氧化还原体系中氧化形成二硫键,稀释复性后用肠激酶将融合蛋白的his-tag切除。酶切后所得的Hepcidin经抑菌圈试验检验,对枯草芽孢杆菌等革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌具有抗菌活性。     

重组蛋白包涵体的复性研究

重组蛋白在大肠杆菌中的高表达往往形成不可溶、无生物活性的包涵体,需经过变性溶解后,在适当条件下复性形成天然的构象,才可恢复其生物活性．变复性实验是建立在对蛋白质体外折叠机制的了解的基础上．根据近年来对蛋白质折叠机制的认识和重组蛋白包涵体在复性方面的主要进展,论述以下3个方面的内容：1)蛋白质在细胞内的折叠机制;2)蛋白质体外折叠机制;3)蛋白质复性的策略和方法．     

杰氏棒杆菌L-天冬氨酸α脱羧酶半理性改造及全细胞催化合成β-丙氨酸

β-丙氨酸是多个药物合成的重要砌块,可以通过天冬氨酸α脱羧酶（Pan D）催化L-天冬氨酸脱羧来合成,但普遍在用的Pan D酶活性不高是制约全细胞催化合成β-丙氨酸的瓶颈。因此,本研究通过酶的挖掘,选择将杰氏棒杆菌来源（Corynebacterium jeikeium）Pan D在Escherichia coli中异源表达。对杰氏棒杆菌来源Pan D进行Alaph Fold2建模和分子对接,采用Rosetta虚拟突变确定突变热点,结合薄层层析初筛和纯化后复筛,最终筛选到突变体L39A,其比酶活为13.45 U/mg,相比野生型酶的比酶活（9.6 U/mg）提升了1.4倍。酶学性质表征数据表明,野生型酶和L39A突变体最适p H均为6.5,且在p H 6.0-7.0之间酶活性稳定;两者最适温度为55℃,但L39A热稳定性较野生型提高;突变体酶的催化效率比野生型提升了1.4倍。对突变体进行结构解析发现,39位取代为侧链基团更小的丙氨酸,亲水性增强,增加了关键催化氨基酸58位酪氨酸与其他氨基酸的相互作用,使活性中心周围的区域稳定性提高,从而提高了催化活性。全细胞催化数据表明,在OD600=4...     

L-肌肽的合成研究

阐述了以β-丙氨酸及L-组氨酸为起始原料合成L-肌肽的合成工艺,并提出改进的工艺路线。该路线总收率在90%以上,质量分数高达99.5%以上,是低成本,高收率的合成方法,满足人们医疗保健要求。     

重组人白细胞介素2复性条件的研究

由E.coli表达的重组白细胞介素2(rIL—2)以包涵体形式存在于工程菌胞浆中。用变性剂将包涵体溶解后得到的还原态rIL—2没有生物活性,必须对其进行复性才能最终得到有用的产品。本实验研究了以盐酸胍(GUHCl)为变性剂条件下,变性剂浓度、复性剂、pH值以及温度和时间等对rIL—2复性的影响。     

重组人EGF-IL-18融合蛋白的表达纯化及复性

融合基因EGF-IL-18与表达载体pET32a( )连接构建融合型原核表达质粒pET32a( )-EGF-IL-18。该基因在E.coliRosetta(DE3)中获得高效表达,SDS-PAGE分析表明表达产物大部分以包涵体形式存在。以2mol/L尿素和1%TritonX-100对包涵体进行反复洗涤后,利用离子交换柱层析对包涵体进行柱上复性,结果表明离子交换层析柱上复性不仅能够获得可溶性的EGF-IL-18融合蛋白,而且产物同时得到纯化,纯度大于90%。复性的EGF-IL-18经分子筛进一步纯化后,体外实验证明具有促进人外周血单个核细胞(PBMC)IFN-g基因表达的能力。该方法简单、高效,为进一步开展EGF-IL-18的动物实验及其大量纯化制备打下基础。     

重组血管内皮细胞生长因子包涵体复性条件研究

利用大肠杆菌ＢＬ２１（ＤＥ３） 表达血管内皮细胞生长因子１６５（ ＶＥＧＦ１６５） ,表达蛋白以包涵体形式存在。为了获得大量有生物活性的蛋白质,我们对影响复性的参数：氧化型、还原型谷胱甘肽比例,复性液的ｐＨ 值,复性时间,精氨酸浓度以及血管内皮细胞生长因子（ ＶＥＧＦ１６５） 包涵体的起始浓度进行了较为系统的研究,初步获得了具有一定生物活性的ＶＥＧＦ１６５ 二聚体蛋白。