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褶皱假丝酵母脂肪酶(Candida rugosa lipase)基因工程菌的高密度发酵研究经历了从5L到800L规模的逐级放大过程,研究显示在小规模(30L以下)发酵条件下,维持pH条件稳定的指数流加控制方式即已能满足高密度生产需求。随着规模扩大,诸多在小规模发酵时可忽略的因素,如环境稳定、产物蛋白降解等,成为了新限制条件,对这些条件进行的单因子和正交优化研究表明,需要采用分段流加控制策略才能够保证大规模发酵成功。该策略将发酵过程划分为两个独立阶段,分别保持pH、温度、搅拌等环境条件的稳定,在48 hr时采用近稳态方式进行平稳过渡。实验证明,该策略有利于维持菌体生长和产物代谢平衡。800L,发酵实验获得了稳定的14000 IU ml-1脂肪酶酶活和约500 g l-1细胞湿菌重。该发酵工艺高效、廉价,具有大规模工业应用的潜力。
耐热脂肪酶研究结果显示氨基酸残基组成、寡肽片段组成和二元模式组成与蛋白耐热性存在显著关联。Ala,His,Leu,Gly,Pro,Phe,Met,Trp,Tyr,KC,EE,KE,RE,VE,YI,EK,VK,EV,YV,EY, KY,VY, YY组成与耐热性正相关;Asn,Arg,Cys,Ile,Gin,Glu,Lys,Thr,Ser,QC,QH,QN,HQ,MQ,NQ,QQ,TQ,QS,QT组成与耐热性负相关。三种组成从不同层次,不同角度提取耐热蛋白序列信息,相互关联补充,较为全面的体现了序列性质特征。采用SVM算法的嗜热蛋白分类研究结果显示,同时采用三肽片段特征与二元模式特征的平均分类准确率达到98%,采用三肽片段特征的平均分类准确率达到96%,采用二元模式特征的平均分类准确率达到95%,采用二肽片段特征的平均分类准确率达到85%,而采用氨基酸残基组成特征的平均分类准确率达到74%。
在参考DNA重排(DNA Shuffling)实验方法的基础上,发展了蛋白质序列重排(Sequence Shuffling)技术,构建了耐热脂肪酶电子重组体库。该文库包含有15620条由5条嗜热和常温脂肪酶序列经重排算法衍生获得的重组体。经过脂肪酶三元催化特征筛选和耐热性分类筛选,共获得了87条推测耐热脂肪酶序列。
结构分析结果显示部分推测序列与天然耐热脂肪酶序列高度相似,具有成为新耐热脂肪酶的可能。利用该结果可以减少实验工作量,提高成功率。在蛋白质性质改造应用中具有广阔前景。