耐有机溶剂脂肪酶生产菌的筛选和脂肪酶LipA的热稳定性改造

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脂肪酶是一类重要的水解酶,在许多工业领域中均有广泛应用。近年来,非水相酶学的研究又进一步拓展了脂肪酶的应用领域。利用脂肪酶在有机相催化的各种反应可以合成许多高价值产品,在工业应用上具有一系列的优势。目前筛选生产耐有机溶剂脂肪酶的微生物的报道与实际需求相比仍旧很少。通过筛选以获得耐有机溶剂脂肪酶的生产菌株对产业发展具有重要意义。热稳定性是酶蛋白的一个重要参数,提高酶的热稳定性可以使酶促反应在更高的温度下进行,以提高转化速率和促进底物的可溶性,同时还可以降低微生物污染的可能性和提高反应介质的流动性。酶的热稳定性主要是由其适当位点的刚性决定的,通过对适宜位点进行点饱和突变提升其热稳定性。最终将T5015由为42℃提升到54℃。主要研究内容如下:  (1)通过三丁酸甘油脂平板和有机溶剂压力筛选出耐甲苯和二甲基亚砜的菌株。经鉴定为革兰氏阴性的肠杆菌属(Enterobacter sp.)的菌株,命名为CC1。初步测得在以甲苯为筛选压力时,脂肪酶活力达到0.59U/ml;以二甲基亚砜为筛选压力时,脂肪酶活力达到0.84U/ml。在10%二甲基亚砜存在时,通过对温度和底物浓度等发酵条件的初步优化,最终条件为底物浓度5%,培养温度30℃,将酶活力提高了14%,达到0.96U/ml,略高于文献报道水平。该研究为今后本实验室进行有机溶剂耐受菌的筛选提供了方法。  (2)采用分子生物学手段成功构建高效表达B.subtilis168脂肪酶基因LipA的重组大肠杆菌,并且进行了纯化表达,粗酶液最大比酶活达到4.1U/mg,Ni柱纯化后比酶活为11.1U/mg,纯化倍数为2.7倍,回收率为66.7%。为后续实验打下了坚实基础。  (3)基于蛋白质晶体三维结构的数据,通过温度因子B值结合蛋白质的二级结构拓扑图选择适宜突变的氨基酸位点,对LipA的Met134位点的氨基酸序列编码基因进行点饱和突变使其热稳定性得以提高,最终获得将Met134替换为Asp的突变株使得T5015由野生型的42℃提升至54℃,酶的热稳定性有较大幅度提高。对于日后针对酶蛋白的分子改造具有指导意义.
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