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多酶级联催化是生物催化、合成生物学领域研究的前沿与热点之一。生物体内代谢途径中的级联酶往往在空间上组织在一起,促进酶与酶之间的底物流通性。通过模仿天然的多酶组装体构建人工纤维素酶复合物能有效地提高纤维素酶催化水解纤维素的能力。 本文通过将三种纤维素酶结合到合成的蛋白支架上,成功构建了人工纤维素酶复合物,并对纤维素酶复合物催化水解纤维素的能力进行了评价。论文主要包括以下四个方面:首先将相互作用蛋白基因克隆到pET21a载体上并在大肠杆菌中表达,经过表达纯化得到3对相互作用蛋白,并检测了蛋白对之间的相互作用力,证明这三对相互作用蛋白可用于多酶组装。接着,将不同来源的纤维素酶基因克隆到大肠杆菌中,并在纤维素酶的N/C端分别融合上相互作用蛋白。通过纤维素酶表达情况和酶活比较,选取纤维素酶IPbEG、IPaBGL、IPaA、IPbE、IPc4用于后续的多酶组装。其次,将3个相互作用蛋白融合表达,构建了两蛋白支架和不同顺序的三蛋白支架。根据表达情况选取支架ScafBA作为两个纤维素酶的组装原件。测定不同顺序的三蛋白支架组装的多酶复合物催化水解纤维素生成的还原糖量,结果表明由支架ScafBAC组装的多酶复合物催化水解纤维素生成的还原糖量最多。最后,评价多酶复合物的协同性。确定双酶复合物的形成并比较双酶复合物与游离酶水解纤维素生成的还原糖量,发现催化反应能力提高了36%。验证三酶复合物的形成并测定不同时间三酶复合物与游离酶催化水解纤维素生成的葡萄糖量,结果显示4h后组装体催化能力是游离酶的1.5倍。 蛋白支架组装多酶能够有效地促进多酶催化反应效率。并且该组装技术具有普遍适用性,可广泛应用于高附加值化合物的合成、生物传感器的构建、生化检测等领域。