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生麦芽糖α-淀粉酶指α-淀粉酶家族中水解利用淀粉及相关多聚糖主要产物为麦芽糖的一类酶,包括麦芽糖淀粉酶、新普鲁兰酶和环状麦芽糊精淀粉酶。生麦芽糖α-淀粉酶具有多底物特性和底物优先选择性,可水解α-1,4-、α-1,6-葡萄糖苷键,作用于淀粉及环状糊精、普鲁兰多糖等相关多聚糖、寡糖,主要产物为α-麦芽糖,属于淀粉分解酶类亚族GH13。生麦芽糖α-淀粉酶主要应用于淀粉及食品工业。
本研究中,根据地衣芽孢杆菌基因组序列中的麦芽糖淀粉酶基因序列和糖苷水解酶家族GH13中生麦芽糖α-淀粉酶基因的两端保守序列设计合成两对引物,分别以BacilluslicheniformisATCC14580和BacilluscereusCICIM-B0627染色体DNA为模板,PCR扩增得到两段不同来源的生麦芽糖α-淀粉酶基因amyM-B1和amyM-Bc。经核苷酸序列测定,amyM-B1序列大小为1764bp,编码587个氨基酸,预计蛋白分子量为67.4kDa,等电点为4.93;amyM-Bc序列大小为1685bp,编码561个氨基酸,预计蛋白分子量为65.4kDa,等电点为5.18。经氨基酸序列比对和蛋白质序列比对,两者都具有α-淀粉酶家族特有的高度保守的催化活性区域,其中amyM-B1与B.licheniformisATCC14580麦芽糖淀粉酶相一致;amyM-Bc与B.cereusATCC14579来源的新普鲁兰酶基因具有99.29%的同源性。
将amyM-B1和amyM-Bc分别克隆入表达载体pET-28a(+)中,经IPTG诱导,在EscherichiacoliBL21(DE3)中成功实现了初步异源表达,SDS-PAGE电泳结果分别显示出分子量约为67kDa和65kDa的特异性蛋白质条带。发酵制备粗酶液,测定生麦芽糖α-淀粉酶活性。结果表明,amyM-B1获得了活性表达,酶活力为3.797U/mL;而amyM-Bc可能不适用于大肠杆菌,最终没有获得活性表达。
对重组生麦芽糖α-淀粉酶AmyM-B1的酶学性质和水解特性进行了系统分析。重组酶AmyM-B1的最适反应温度为45℃,最适反应pH为6.5,重组酶具有良好的稳定性,能在45℃以下的中低温环境和比较宽泛的pH范围内(pH4.5~8.5)保持稳定,且酶活受金属离子影响不显著。重组酶能够水解环状糊精、可溶性淀粉和普鲁兰,最适底物为环状糊精。