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葡聚糖酶是一种具有葡聚糖水解活性的酶,广泛存在于各种真菌或细菌中。葡聚糖酶在食品,医疗和制糖等行业上都有着广泛的应用前景。本研究首先从油脂酵母中克隆了葡聚糖酶DEX基因,构建入表达载体pPIC9k-His6中,然后在AOX1启动子的控制下,在毕赤酵母GS115菌株中表达。通过在5 L罐中107 h的发酵,重组p. pastoris Mut+菌株的湿重达到588.6 g/L,葡聚糖酶的浓度和酶活分别达到0.445 g/L和83900 U/L。通过一步阳离子交换层析,收率为71.61%,酶比活为181.96 U/mg,纯化倍数为17.56倍。纯化得到的葡聚糖酶经过SDS-PAGE和westem blotting检测,均显示为单一的带,说明通过离子交换一步纯化可得到电泳纯葡聚糖酶。进一步对纯化后的葡聚糖酶进行最适温度和最适pH值的测定,得到最适温度为30 ℃,最适pH为4.5。金属离子Ak3+,Cu2+和Fe3+,还有SDS能够完全抑制葡聚糖酶的活性,而Mg2+能够增强葡聚糖酶活性145%。
本研究从提高该葡聚糖酶的热稳定性入手,通过定点突变的方法对葡聚糖酶进行定向改良,将突变酶在毕赤酵母中表达纯化并对其酶学性质进行分析,以确定突变效果。通过同源建模和定点突变,构建了M1 (L46C/T49C),M2(T211C/N214C)和M3(D246C/S256C)三个单突变株和三个双突变株M12(L46C/T49C,T211C/N214C),M13(L46C/T49C,D246C/S256C),M23(T211C/N214C,D246C/S256C),一个三突变株M123(L46C/T49C,D11C/N214C,D246C/S256C)。经过葡聚糖酶的最适活性温度的测定,M2,M3和M23比野生型葡聚糖酶的温度高7℃,其最适pH值也有偏移,分别为3.5,4.5和4.0。经过非变性SDS-PAGE的验证,形成了二硫键。