论文部分内容阅读
脂肪酶(lipases,E.C.3.1.1.3),全称为三酰甘油酰基水解酶(triacylglycerolacylhydrolase),属于α/β折叠酶家族,是一类丝氨酸水解酶。它们在非水介质中有较高的活力和稳定性,所以可以用来催化有机反应,如酯化和转酯化反应。由于低温脂肪酶在低温条件下(0℃~30℃)具有良好的催化特性,Kcat值和生理效率(Kcat/Km)高,活化能低,具有反应条件温和、副产物少,可以节约能源保护环境,因此广泛用于工业生产,也因此成为国内外酶学研究的热点。
本研究从实验室保存的80株筛选于冲绳海槽的菌株中,用三丁酸甘油酯和Tween80筛选出1株产低温脂肪酶的菌株,经16SrRNA基因序列分析鉴定为嗜冷杆菌,并定名为Psychrobactersp.C18。
考虑到此菌株的低温难培养和产酶量低的缺点,我们对低温脂肪酶基因进行了中温宿主的克隆与表达研究。采用限制性内切酶Sau3A(Ⅰ)酶切基因组DNA,回收2~7kb的DNA片段,然后与事先经BamH(Ⅰ)酶切且去磷酸化的质粒载体pUC19连接,转化大肠杆菌DH5α,以此建立基因组DNA文库,采用三丁酸甘油酯平板和蓝白斑筛选相结合的方法从基因文库中筛选到2株阳性克隆命名为pL1和pL2,测序分析表明为同一克隆。该核苷酸序列包含有完整的阅读框,共945bp,编码315个氨基酸,预测其分子量为35,028Da,将此序列提交GenBank,得到登陆号为:GU583649,并定义此脂肪酶基因为lipX.该酶包含大多数脂肪酶都存在的以Ser为中心的保守序列GNSMG(GxSxG,x为任意碱基),和保守域HG。以lipX的开放阅读框设计引物,使其C-末端带有His-tag,并去掉N端信号肽序列,PCR产物酶切后转化已酶切后的pET-28a(+)构建表达载体pET28a(+)/lipXHis,转化大肠杆菌BL21(DE3)。优化表达条件,其最佳表达条件是:37℃培养至OD600nm值为0.6时加入终浓度为0.1mM的IPTG,20℃诱导表达8h。用镍柱亲和层析纯化脂肪酶,最后纯化倍数为10.7,产量达59.1%,最终得到酶活为623.3U/mg的纯酶。研究其酶学性质发现,该脂肪酶的最适作用温度为30℃,并且在小于30℃的温度范围内稳定,40℃还保持80%的活力;其最适作用pH为8.0,因此属于碱性低温脂肪酶;Ca2+,Mg2+,K+,Cu2+对酶有激活作用而Zn2+,Co2+,Mn2+,Fe3+都对酶活有抑制作用,其中Zn2+对脂肪酶活性的抑制作用最大;一定浓度的盐度对脂肪酶有显著激活作用,非极性的表面活性剂对酶有激活作用,但是极性表面活性剂SDS强烈抑制脂肪酶活力,低浓度的有机溶剂有一定的耐受性,说明此酶可用于有机合成;底物选择实验结果表明LipXHis偏于中长C链脂肪酸酯底物.