重组脱卤酶ST2570的共价固定化

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脱卤酶具有催化含卤素化合物中碳-卤键裂解的能力,属于水解酶的一种,目前在精细化工产业、环境污染治理和生物降解等方面发挥重要作用。从嗜热古细菌Sulfolobus tokodaii中获取的ST2570脱卤酶,属于卤酸脱卤酶类,对所作用的底物具有专一立体选择性,能催化L-2卤酸产生D-2-羟基酸,同时脱下卤素。根据这一特性,本文将以外消旋2-氯丙酸为底物,利用重组ST2570脱卤酶生产单一手性D-乳酸作为模型反应。由于固定化酶与天然游离酶相比具有更好的稳定性、可重复利用、易于分离等诸多优点,因此,本文尝试对ST2570脱卤酶进行固定化。在传统的共价固定化过程中,常常会因为载体功能基团与酶活性中心氨基酸残基随机结合,而导致酶活力的降低甚至失去活性,固定化效果并不理想。本实验将引入一种能够选择性固定的新方法,即在ST2570的N端加入一段保守氨基酸序列(含半胱氨酸),通过共表达的甲酰甘氨酸生成酶(FGE)识别催化保守序列中的半胱氨酸生成甲酰甘氨酸(分子中含有一个醛基),这样就在蛋白酶N端加入一醛基标签,得到重组ST2570(ST2570NQ)。根据席夫碱生成原理,利用氨基树脂载体对ST2570NQ共价固定,并用还原剂氰基硼氢化钠将生成的双键还原为单键,实现了酶的特异性共价固定化,减小了对酶空间结构破坏的可能性,同时简化了酶的纯化过程。本文同时对固定化ST2570NQ的酶学性质:最适温度,最适pH,热稳定性、pH稳定性、贮藏稳定性等进行了测定,并与游离酶进行了比较。结果表明ST2570NQ固定化后的稳定性、pH和温度耐受范围均有所提高,为ST2570脱卤酶生产光学纯D-乳酸的工业化应用提供了新思路。
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