奇异变形杆菌JN458 D-乳酸氧化酶的性质研究

[目的]对奇异变形杆菌JN458 D-乳酸氧化酶进行酶学性质研究。[方法]克隆D-乳酸氧化酶基因(lod D),构建重组质粒在大肠中表达,生物信息学初步分析D-乳酸氧化酶氨基酸序列,镍柱纯化该酶并研究其性质。[结果]生物信息学分析该酶C-末端含膜结合结构域,所以是膜蛋白,属于以醌作为电子受体的D-乳酸氧化酶。最适温度60℃,50℃下保持稳定1 h,中高温适应性较好。最适pH 7,pH 7~9下保持稳定1 h。以D-乳酸为底物时Km值为0.61 mmol/L,对D-乳酸有很高的亲和力。Fe~(2+)、Mn~(2+)和Mg~(2+)在1~6 mmol/L的浓度内能提高酶活,其中Fe~(2+)效果最好。[结论]lod D在大肠中实现了高效表达,使新型D-乳酸氧化酶的应用有了理论依据。     

D-泛解酸内酯水解酶的固定化及酶学性质

为有效提高D-泛解酸内酯水解酶的利用效率,笔者选择合适的载体对酶进行固定化,在优化固定化条件的同时研究固定化酶的最佳反应条件和酶学性质。结果表明,选择的最佳固定化载体为树脂D380,最佳固定化条件为:酶的吸附添加量为30 U(以1 g湿树脂计),吸附pH 7.0,吸附温度30℃,吸附时间5 h,戊二醛体积分数0.1%,交联时间1 h。在最优条件下得到的固定化酶的比酶活为(11.5±0.12) U/g。固定化酶的最适反应温度为37℃,最适反应pH为7.5。游离酶和固定化酶的动力学常数K_m分别为170.25和207.60 mmol/L。Ca~(2+)对酶促反应有激活作用,Mn~(2+)对该酶有较强的抑制作用。     

粘质沙雷氏菌H3010发酵型D-乳酸脱氢酶基因的克隆表达、纯化及酶学性质研究

通过PCR技术从粘质沙雷氏菌H3010基因组DNA中扩增出该D-乳酸脱氢酶基因,连接至pET-28a（＋）表达载体,转入大肠杆菌BL21（DE3）中进行了重组表达,优化了酶纯化的条件,并对其酶学性质进行初步研究。结果表明,获得的该酶编码基因全长993bp,编码330个氨基酸,大小为37kDa。经优化表达及纯化条件后重组酶纯度可达90％。酶学性质研究发现,该重组酶最适反应温度为60℃,最适酶促反应pH为7．5（O．2mol／L磷酸盐缓冲液）,37℃下测得对底物丙酮酸的动力学参数Km=3．39mmol／L,Vmax=6．87mmol／（mg·min）,对辅酶NADH的动力学参数Km=1．43mmol／L,Vmax=1．61mmo]／（mg·min）。为酶法生产D-乳酸及利用代谢工程构建产D-乳酸的基因工程菌打下基础。     

Molecular cloning, gene expression, purification and characterization of fermentative D-lactate dehydrogenase from S.marcescens H3010

通过PCR技术从粘质沙雷氏菌H3010基因组DNA中扩增出该D-乳酸脱氢酶基因,连接至pET-28a(+)表达载体,转入大肠杆菌BL21 (DE3)中进行了重组表达,优化了酶纯化的条件,并对其酶学性质进行初步研究.结果表明,获得的该酶编码基因全长993 bp,编码330个氨基酸,大小为37 kDa.经优化表达及纯化条件后重组酶纯度可达90％.酶学性质研究发现,该重组酶最适反应温度为60℃,最适酶促反应pH为7.5(0.2 mol/L磷酸盐缓冲液),37℃下测得对底物丙酮酸的动力学参数Km =3.39 mmol/L,Vmax =6.87 mmol/( mg · min),对辅酶NADH的动力学参数Km=1.43 mmol/L,Vmax=1.61 mmol/( mg· min).为酶法生产D-乳酸及利用代谢工程构建产D-乳酸的基因工程菌打下基础.     

溶葡球菌酶在乳酸克鲁维酵母中重组表达、诱变、优化及酶学研究

根据模仿葡萄球菌(Staphylococcus simulans)的溶葡球菌酶基因序列以及乳酸克鲁维酵母密码子偏好性设计引物扩增溶葡球菌酶基因表达片段,构建溶葡球菌酶(lysostaphin,Lys)基因表达载体(p KLAC1-Lys),转化乳酸克鲁维酵母(K.lactis GG799),实现了Lys基因的分泌表达。对重组菌株(K.lactis GG799/p KLAC1-Lys)进行NTG随机化学诱变,优化表达条件,筛选获得高表达菌株,并通过Ni-NTA亲和层析纯化蛋白并研究其酶学性质。结果表明:通过诱变重组溶葡球菌酶乳酸克鲁维菌株,Lys酶比活性提高了约5.2倍(约8 000U/L)。最适接种量为40g/L,诱导过程中每24h添加一次终浓度为20g/L的半乳糖和NH_4NO_3可提高酶比活性,最适表达p H为7.0~7.5,最适反应p H为7.0~8.0,最适反应温度为37℃。实验表明,低于40℃,p H 3~6之间时,重组溶葡球菌酶较稳定。Sr~(2+)对其酶活性有明显的促进作用,Ba~(2+)、Ca~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Mg~(2+)对其有明显的抑制作用。     

漆酶Lac1338的酶学特性测定及定向突变对其酶解染料影响北大核心CSCD

为了获得表达量高、热稳定性好的漆酶,通过密码子优化合成漆酶基因lac1338、连接到pET-32a(+)载体上并在Escherichia coli BL21(DE3)中表达,获得HIS-Lac1338蛋白。酶学性质测定结果显示,以ABTS为底物时,HIS-Lac1338的比活力高达22.8 U/mg,Km和Vmax分别为567μmol/L和2.8 mmol/(L·min·g);HIS-Lac1338的最适反应温度为55℃,最适pH为6.0;在55℃以下保温2 h能保留50%的酶活性,在pH 4-8范围内孵育4 h仍保留50%以上的活性;HIS-Lac1338对Cu^(2+)抗性强,Ca^(2+)、Na^+、K^+对HIS-Lac1338有促进作用,而Co^(2+)、Fe^(2+)、Hg^(2+)、Ag^+等重金属离子对HIS-Lac1338有抑制作用。易错PCR方法得到的Lac1338的突变酶Lac16与HIS-Lac1338相比,对酸性紫7、溴酚蓝、考马斯亮蓝的降解率分别由10.9%、20%和25%提高到90.5%、67.8%和85%。结果表明,HIS-Lac1338具有较好的温度及pH稳定性,而通过易错PCR技术定向突变获得的突变酶Lac16的染料降解率大大提高。     

D-乳酸生产菌菊糖芽孢乳杆菌来源的D-乳酸脱氢酶同工酶

【目的】菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus inulinus)作为典型的同型发酵产D-乳酸的优势菌株,能够高效生产高纯度的D-乳酸。该菌株发酵受到多方面环境因素影响。糖代谢的关键酶例如葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶以及乳酸脱氢酶均为由葡萄糖代谢成为乳酸的关键酶,该菌中相关代谢酶的研究是发酵调控至关重要的基础。分析S.inulinus的基因组表明有3个推测为D-乳酸脱氢酶的基因,其中已有报道研究了1个双功能蛋白[bifunctional protein(BP)]。本研究分别克隆并解析了另2个D-乳酸脱氢酶同工酶的性质。【方法】本研究以S.inulinus Y2-8基因组DNA为模板,克隆得到2个D-ldh基因(dldh、dhdh),经测序分别为D-乳酸脱氢酶[D-lactic acid dehydrogenase(DLDH)]和D-羟基酸脱氢酶[D-isomer specific 2-hydroxyacid dehydrogenase(DHDH)]的基因。构建的重组菌表达蛋白DLDH,DHDH均具有催化丙酮酸生成D-乳酸的功能。【结果】重组菌表达的蛋白经镍柱亲和层析达到电泳纯。SDS-PAGE分析表明DLDH的表观分子量为37 k Da,DHDH的表观分子量为39 k Da。此外,DLDH以丙酮酸为底物时Km值为(0.58±0.04)mmol/L,对底物有较高的亲和力,最适反应温度为35°C,最适p H为6.5;而DHDH以丙酮酸为底物时Km值为(1.70±0.08)mmol/L最适反应温度为30°C,最适p H为7.5。另有报道的BP以丙酮酸为底物时Km值为(3.40±0.02)mmol/L,最适反应温度为30°C,最适p H为5.5。【结论】根据对底物丙酮酸的亲和力,最适温度及最适p H,推测DLDH是乳酸发酵中产D-乳酸的主导催化剂。结合相关酶学性质的分析可为今后的发酵调控提供理论依据。     

木霉GXC产β—葡聚糖条件和酶学性质

研究了木霉GXC产β－葡聚糖糖的条件,结果表明,最适产酶碳源的麸皮,氮源为硫酸铵,产酶的最适条件为,初始pH为4.0-5.0,30℃培养44h,粗酶液经硫酸铵沉淀,SephadexG-25,Sephadx G-100和DEAE－Sephadex A-50柱层析得到纯β－葡聚糖酶,SDS－PAGE凝胶电泳显示－条带,测得分子量为35kD,该酶最适反应pH5.0,最适反应温度为60℃,在40℃以下,pH4.0-5.0酶活力相对稳定,5.0mmol/L以下的Ca^2 ,Zn^2 和Fe2 ,以及10.0mmol/L以下的Co^2 对酶活力有激活作用,而Cu^2 和Fe^ 具有抑制作用。     

耐热α-半乳糖苷酶的高效表达及酶学性质初探

[目的]实现耐热α-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的高效表达,并初步研究其酶学性质。[方法]克隆来源于埃默森篮状菌(Talaromyces emersonii)的α-半乳糖苷酶基因TEgal,构建p AO815-TEgal重组表达载体,采用DNS法测定其水解活性及酶学性质;通过薄层层析研究其水解底物谱;并构建TEgal基因多拷贝表达框,实现了该基因的高效表达。[结果]TEgal对棉籽糖水解活性最高9. 5 U/m L,最适温度75℃,最适pH值3. 5; Na~+、K~+对TEgal有促进作用,Mg~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)、Ca~(2+)、Fe~(2+)、Zn~(2+)均能抑制酶活,多拷贝重组表达菌株活性最高为22. 4 U/m L。[结论]成功构建耐热α-半乳糖苷酶高效表达菌株,通过提升基因剂量将酶活和蛋白含量提高了135%和356%。     

Thermus thermophilus HB27锰过氧化氢酶在大肠杆菌中的表达及酶学性质分析

碱性嗜热过氧化氢酶是一种重要的纺织用酶。根据大肠杆菌密码子使用偏爱性,对Thermus thermophilus HB27来源的含锰过氧化氢酶基因进行密码子优化,将优化后的基因连接至表达载体pET28a(+)上,转化到E.coli BL21(DE3)中进行诱导表达。结果表明在含有14mmol/L Mn2+浓度的培养液中以0.2 mmol/L的IPTG 42℃条件下诱导2 h的情况下,菌体破碎上清液中的酶活力可达25 U/ml。利用Ni亲和层析柱对该Mn-CAT进行纯化,酶学性质研究表明:此酶的最适温度为70℃,最适pH为pH 10.0,在80℃保温2 h,酶活力不损失;pH9.0~11.0的环境中放置2 h后,酶活仅损失约10%,此酶具有良好的工业开发潜力。     

3-氰基吡啶水合酶的反应条件及影响因子

研究了芳腈水合酶催化水合3-氰基吡啶生成尼克酰胺的反应条件及影响因子.酶反应的最适pH为8.0,最适温度为25℃.酶在pH8.5于25℃保温4小时或在25—30℃于pH8.0保温3小时是稳定的.反应液中加入Fe~(3+)(1.5 mmol/L)可使酶活力增加 50%,而加入NH_4~+(300 mmol/L)则使酶活降低了67%.Ag~+和 Hg(2+)”强烈地抑制酶反应活性,在浓度均为 5mmol/L时,抑制率分别为99.7%和100%.NaCN(50 mmol/L)和苯甲腈(100 mmol/L)对酶活性的抑制率分别为78%和85%.该酶作用于 3-氰基吡啶的Km为62.5 mmol/L,V_(max)为85.8 μmol·min~(-1)·mg~(-1).     

宛氏拟青霉菌甲醛脱氢酶的分离纯化及酶学性质

[目的]以甲醛降解菌宛氏拟青霉菌F1-23为实验菌株,分离纯化得到甲醛脱氢酶的酶液,并考察其酶学性质。[方法]从液体培养液中收集菌体,通过细胞粉碎,采用(NH4)2SO4沉淀、透析、DFAE-Sepharose离子交换层析及Superdex-200凝胶过滤层析,纯化得到电泳纯的FADH。[结果]该酶的分子量约为112.81 k Da;亚基分子量分别为65k Da和42 k Da;纯酶液活力为336.10 U/mg,较纯化前提高了4.02倍。对该酶的酶学性质分析结果表明,该酶最适反应温度为37℃,在25~45℃时稳定性很好;最适反应p H为8.0,在p H 6.5~8.0范围内酶活力较为稳定。底物特异性研究表明FADH最适底物为甲醛,相对偏好短链醛类。金属离子对酶活性的影响试验表明,Zn~(2+)、Mn~(2+)、Ag~+、Fe~(3+)和Hg~(2+)几乎完全抑制FADH酶活力;Ca~(2+)对酶活有促进作用。纯酶液在4℃环境下,在24h内可保存78%的活性。[结论]FADH结构较为特殊,且活性较大,为后期表达和深入研究其生物学功能提供理论和数据支持。     

新型海洋源β-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的表达与酶学性质

从海洋环境β-半乳糖苷酶基因出发,采用毕赤酵母表达体系,构建产β-半乳糖苷酶的基因工程菌,并对重组酶酶学性质进行表征。结果发现:海洋源β-半乳糖苷酶具有优良的乳制品用酶特性,该重组酶的最适pH为7.0~8.0,最适温度为45℃,在50℃以下孵育1 h可保持55%以上的活力,能耐受Fe~(2+)、Na~(2+)、K~(2+)、Ca~(2+)等多种金属离子。宽广的pH、温度、金属离子稳定性,以及低温活性赋予该酶良好的乳制品用酶特性。     

海洋来源琼胶酶的分离纯化及酶学性质研究

采用Vibiro sp.ZC-1发酵制备琼胶酶,粗酶液经过中空纤维柱浓缩、硫酸铵沉淀、DEAE-阴离子交换层析,得到一个电泳纯的琼胶酶组分Aga ZC-1,其分子质量约为45k Da,比活力为114.613U/mg。对Aga ZC-1进行酶学性质分析,结果表明,其最适反应p H为7.0,在p H为5.0~9.0时保温1h仍能保持80%以上的酶活力;最适反应温度为50℃,在45℃条件下保温1h酶活力保持在60%以上。在高浓度(5mmol/L)下,Fe~(3+)、Cu~(2+)、Sn~(2+)和Zn~(2+)能完全抑制琼胶酶的活性,在低浓度(1mmol/L)下,Cu~(2+)、Ba~(2+)、Na~+、Zn~(2+)、Ag~+、Sr~(3+)、K+对琼胶酶活性具有明显抑制作用。琼胶酶的动力学参数K_m和V_(max)分别为0.538mg/ml和6.33μmol/(L·min),对琼胶底物具有高度专一性,降解产物主要为新琼四糖和新琼六糖。     

亚热带山区土壤未培养微生物L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E中关键氨基酸残基的功能鉴定

本研究旨在探讨L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E关键氨基酸在底物识别和催化过程中的作用;通过生物信息学方法选择突变位点,并利用直接定点突变技术,完成了6个关键氨基酸残基突变和功能鉴定研究。突变酶D692N最适温度和pH值分别为40℃和6.5。突变酶D692N比野生型Ldc1E对高温具有更强的耐受性,在40℃～55℃温浴1 h后剩余酶活力达到35%以上,在60℃温浴1 h后仍然保留20%的酶活力;而野生型酶Ldc1E在50℃以上温浴1 h后几乎失活。此外,50 mmol/L DMSO、5 mmol/L Al~(3+)和Ca~(2+)对突变酶的酶活力有激活作用,而Al3+对野生型酶Ldc1E具有明显抑制作用。突变酶D692N的分子动力学常数K_m升高了1.78倍,k_(cat)下降了20.2倍。突变酶S221A、H245A、D330A、H366A、F607Y经检测酶催化活性丧失。研究结果表明氨基酸残基位点D692对酶与底物的结合具有重要影响;而S221、H245、D330、H366、F607是Ldc1E酶活性能够体现的关键氨基酸位点,不可替换。本研究为探究L-赖氨酸脱羧酶的结构与功能关系提供理论参考。     

葡萄糖基转移酶在α-葡萄糖基化丁香酚生物合成中的应用

丁香酚因具有抑菌、抗肿瘤、廉价易得等特性,被广泛应用于医药、香料及调味剂等领域。但因其不稳定、易升华、水溶性差等缺点,限制了它的进一步应用。糖基化修饰可显著提高丁香酚的应用特性,本研究利用重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)p ET28a-agl A高效表达的源自野油菜黄单胞菌的葡萄糖基转移酶,生物催化丁香酚生成α-葡萄糖基化丁香酚(α-EG)。同时对其生物合成中酶催化反应性质进行了研究。结果表明其最适反应条件:pH=8.5,温度为35℃,丁香酚与麦芽糖最适浓度分别为60 mmol/L及1.2 mol/L。该酶在pH 6~8及4℃~30℃内能保持较好的稳定性。1 mmol/L金属离子Cu~(2+)能强烈抑制糖基转移酶活性,而1 mmol/L金属离子Fe~(2+)对酶的催化反应有显著的促进作用。采用最优催化条件,反应100 min,α-葡萄糖基化丁香酚(α-EG)的转化率为75%。     

来源于葡萄球菌的N-乙酰神经氨酸裂合酶的基因克隆及性质

葡萄球菌Staphylococcus hominis来源的N-乙酰神经氨酸裂合酶基因shnal(GenBank Accession No.EFS20452.1)构建至pET-28a质粒并在大肠杆菌中得到表达.通过目的蛋白的纯化和酶学性质研究发现,ShNAL是一个四聚体,裂解方向的最适反应pH为8.0;合成方向的最适反应pH为7.5,最适反应温度为45℃.在45℃下孵育2h对ShNAL的活力基本无影响,高于45℃时,活力迅速下降.该酶在pH 5.0～10.0的环境中比较稳定,4℃下放置24 h酶的残余活力在70％以上.ShNAL对N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)、N-乙酰甘露糖胺(Man)和丙酮酸(Pyr)的Km值分别是(4.0±0.2) mmol/L、(131.7±12.1)mmol/L和(35.14±3.2) mmol/L,kcat/Km值分别为1.9 L/(mmol·s)、0.08 L/(mmol·s)和0.08 L/(mmol·s).     

溶藻弧菌中酯酶基因的克隆表达及其酶学性质研究

旨在克隆溶藻弧菌中的酯酶基因,并在大肠杆菌中异源表达,研究酯酶酶学性质。从溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)7S-1的基因组DNA中克隆得到酯酶基因est Z,将该基因连接入表达载体p ET28a,并在Escherichia coli BL21(DE3)中表达,对纯化后的酯酶蛋白进行酶学性质分析。结果显示,表达菌株E.coli BL21-28a-est Z可高表达具有活性的酯酶,在18℃添加0.4 mmol/L IPTG的LB培养基中诱导22 h,酯酶的比酶活可达5.42 U/μg;重组表达的酯酶Est Z最适反应温度为25℃,最适pH为9.0。10 mmol/L Na+和Mg~(2+)对其有较好的激活作用;Cu~(2+)、Ni~(2+)、Co~(2+)对该酶活性有较大抑制。该酶对多种有机溶剂及表面活性剂具有一定的耐受性,同时具有较高的耐盐性。对溶藻弧菌中的酯酶进行研究为该菌更好的应用于生物脱墨技术奠定了理论基础。     

胞外弹性蛋白酶产生菌的筛选及酶的纯化

从土壤中筛选到132株能分泌胞外弹性蛋白酶的细菌,经复筛得5株产酶在100u/ml以上,其中No.17-87菌每毫升发酵液含酶120单位,经鉴定为芳香黄杆菌。该菌在26℃发酵21小时酶产量即达峰值。从发酵液中分离纯化得到聚丙烯酰胺凝胶电泳均一的酶制品。SDS-PAGE测得分子量为21300,最适作用温度为50℃,最适作用pH为7.4,在pH4.5—9.5范围内稳定,重金属离子Fe^(3+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)、Cr^(3+)、CO^(2+)、Ni^(2+)、Hg^(2+)和Ag^+等严重抑制酶活性。     

类芽孢杆菌来源D-甘露醇氧化酶的性质及制备D-甘露糖的应用

D-甘露糖具有多种功能活性，在食品、医药、农业等行业应用广泛。D-甘露醇氧化酶可以高效地将D-甘露醇转化为D-甘露糖，在D-甘露糖的酶法制备中具有应用潜力。从类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.) HGF5中发掘出一个D-甘露醇氧化酶(PsOX)，与天蓝链霉菌(Streptomyces coelicolor)来源的D-甘露醇氧化酶(AldO)氨基酸序列相似性为50.94%，分子量约为47.4 kDa，构建了重组表达质粒pET-28a-PsOX并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达，PsOX对D-甘露醇的K_m、k_cat/K_m值分别为5.6 mmol/L、0.68 L/(s∙mmol)，最适pH和温度分别为7.0和35 ℃，在60 ℃以下保持稳定。PsOX对400 mmol/L D-甘露醇的摩尔转化率为95.2%。利用PsOX与AldO全细胞分别催化73 g/L D-甘露醇，PsOX反应9 h后反应完全，生成70 g/L D-甘露糖，相较于AldO具有更高的催化效率。PsOX作为新型D-甘露糖氧化酶为D-甘露糖的酶法制备提供了依据。