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酪氨酸酶是一类结构复杂的氧化还原酶类,能够催化酪氨酸生成黑色素,普遍存在于微生物、植物以及哺乳动物中。酪氨酸酶具有多种特殊的催化活性,近年来在食品、医药、环保等领域应用广泛,引起了国内外的普遍关注。但由于从生物体内直接分离纯化酪氨酸酶工艺非常复杂,产量十分有限,导致目前商品化的酪氨酸酶价格昂贵且需国外进口,严重制约了酪氨酸酶的生产应用。因而利用分子重组技术获得高效表达酪氨酸酶的工程菌成为当下研究的热点。 酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为真核模式生物,以其生长繁殖快,蛋白质含量高和安全无毒等特点,目前已成为异源表达的首选菌种。 本文借助化学合成和反转录方法,分别获得了根瘤菌(Rhizobium etli),麦芽假单胞菌(Pseudomonas maltophila)以及双胞蘑菇(Agaricus bisporus)的酪氨酸酶相关基因,并以酿酒酵母S288C衍生体BY系列菌株作为出发菌株,构建了酪氨酸酶的异源表达体系。通过检测酪氨酸酶的异源表达情况,成功筛选到一株能够正确表达双胞蘑菇酪氨酸酶的酿酒酵母菌株 SC-PPO2A,为酪氨酸酶的商业化生产应用提供了可能。随后通过在离体条件下对酪氨酸酶活性的分析测定,探索了各种催化条件对酶活性的影响,发现酪氨酸酶体外催化最适 pH为7.0-8.0,最适温度45℃,对底物酪氨酸和L-DOPA的饱和浓度分别为2mM和15mM。继而通过对酪氨酸酶的胞内活性进行分析发现,将稳定期的酵母培养体系pH调至9.0,同时补加2.5mg/ml酪氨酸以及0.2mM Cu2+,能够观察到在酪氨酸酶催化下,酵母菌株会呈现明显的黑色素表型反应。 除此之外,本实验中还发现在酪氨酸酶催化过程中,黑色素产量与底物酪氨酸浓度之间呈现出一定的正相关性,可通过检测黑色素的产量对酪氨酸含量进行半定量分析,且黑色素安全无毒,检测方便,这也为筛选高产酪氨酸菌株提供了一种新的研究思路。