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脂肪酶是一种广泛存在的水解酶,能催化酯键水解及其逆向反应,即在非水相体系中催化酯合成和转酯反应。由于其催化功能的多样性和作为一种生物催化剂的优越性,脂肪酶在许多领域具有广泛的应用,是最常见的工业用酶之一。但目前脂肪酶工业应用的瓶颈问题是其成本较高,因此构建产酶活力高的工程菌是当前研究的热点。
米黑根毛霉(Rhizomucor miehei)脂肪酶(RML)工业应用较广泛,具有优良的Sn-1立体特异性和催化活性。本研究参考已报道的米黑根毛霉脂肪酶前体序列(P19515,GI:417256)设计了一对特异性引物,为了便于定向克隆,在上下游引物两端分别引入了SnaBⅠ和AvrⅡ酶切位点,从质粒pMD18-T-RML中成功扩增出编码RML的成熟肽基因,经SnaBⅠ和AvrⅡ双酶切与载体pPIC9K连接,构建了分泌型表达载体pPIC9K-RML。转化E.coli Top10F",提取转化子质粒进行SnaBⅡ和AvrⅡ双酶切鉴定,筛选阳性克隆。序列测定结果表明,该序列与米黑根毛霉脂肪酶基因序列一致。
重组质粒pPIC9K-RML经SalⅠ内切酶线性化,用LiCl法转化整合到组氨酸(HIS4)缺陷型巴斯德毕赤酵母GS115中,通过G418抗性平板、罗丹明B平板和三丁酸甘油酯平板活性筛选法筛选获得高表达的重组子。重组子在甲醇诱导下表达产酶,以橄榄油为底物分析脂肪酶的产酶量,并经SDS-PAGE电泳分析,显示表达的脂肪酶分子量大小与预期一致,为36KD。
研究考察了工程菌的最优发酵条件,结果表明:200r/min下种龄20h,初始pH6.0,温度28℃,以装液量20mL/250mL的三角瓶培养,诱导12h开始每隔12h添加1%甲醇,诱导144h时最高酶活达到103.66U/mL。
对重组脂肪酶RML进行酶学性质分析表明:重组酶的最适反应温度为40℃,最适水解反应pH为8.0;该酶偏爱中长链的脂肪酸酯(C8-C12),最适反应底物为对硝基苯酚月桂酸酯(C12),对C16长链脂肪酸酯也有较高的活性,对短链酯的活性较弱;金属离子Cu2+和Fe2+对酶活性有显著抑制作用,Ca2+和Mg2+对酶活有部分的激活作用。