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内切木聚糖酶[EC 3.2.1.8]水解木聚糖的β-1,4糖苷键,广泛应用于动物饲料、食品、造纸、纺织品和能源转化等行业。黑曲霉GH11家族的木聚糖酶XynIII(GenBank:ABY77763.1)不适用于高温生产过程,对其性质进行酶分子改造十分重要。XynIII与海栖热袍菌GH12家族的葡聚糖酶Glu(GenBank:CAA93274.1)同为β-jelly-roll结构,相似区域分为N端β折叠片区域、α螺旋区域和C端β折叠片区域。故本课题组利用高热稳定性Glu的N端结构替换XynIII的N端,以期提高木聚糖酶的热稳定性。本课题结果如下:(1)重组酶的获得:以pET20b-Glu-Xyn为模板,通过反向PCR的方式构建了重组质粒pET20b-GN-Xα-XC和pET20b-GN-Gα-XC。又通过酶切酶连的方法把重组酶基因构建到pET-22b载体上。重组质粒在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,得到的重组酶GN-Xα-XC和GN-Gα-XC均以包涵体形式存在。(2)包涵体超滤复性:本课题建立了包涵体超滤复性方式,即先用高浓度尿素溶解包涵体,然后在变性条件下纯化目的蛋白,再进行超滤复性,使重组酶包涵体复性成为具有生物学活性的蛋白,可用于纯酶性质测定。(3)重组酶的酶学性质:1)最适pH(pHopt):GN-Xα-XC和GN-Gα-XC的pHopt分别为4.6和4.8,较野生型XynIII(pHopt3.8)分别提高了0.8个单位和1.0个单位。2)最适温度(Topt):GN-Xα-XC和GN-Gα-XC的Topt均为50℃,较野生型XynIII(Toptpt 46℃)均提高了4℃。3)半失活时间(t1/2):GN-Xα-XC和GN-Gα-XC在50℃下的t1/2分别为173.29 min和26.66 min,较野生型XynIII(t1/2/2 19.80 min)分别延长了153.49 min和6.86 min。(4)酶促动力学参数:1)Km值:GN-Xα-XC和GN-Gα-XC的Km值分别为3.599 mg·mL-1和3.992 mg·mL-1,高于野生型XynIII(Km值为3.577 mg·mL-1),说明两种重组酶与底物的亲和力较野生型有所降低。2)Kcat值:GN-Xα-XC和GN-Gα-XC的Kcat值分别为2.065 s-1和1.808 s-1,较野生型XynIII(Kcat值为600 s-1)分别降低了约291倍和332倍,说明两种酶的催化活力都有极大幅度的降低。通过XynIII的N端结构置换,得到的重组酶GN-Xα-XC和GN-Gα-XC较野生型XynIII最适反应温度和50℃下半失活时间均有明显提升,为基于结构分析进行酶分子改造提供了新的科研思路。