对映体选择性水解(R,S)-2,6-二甲基苯基氨基丙酸甲酯的微生物的筛选及其酯酶基因的克隆表达

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本文以甲霜灵中间体(R,S)-2,6-二甲基苯基氨基丙酸甲酯为唯一碳源对活性污泥样品中的微生物进行富集培养,采用罗丹明B和溴甲酚紫平板显色法进行初筛,共得到27株菌,通过摇瓶复筛得到了一株对(R,S)-2,6-二甲基苯基氨基丙酸甲酯具有较高对映体选择性水解活力的新菌株,根据其形态、生理生化特征及16S rDNA序列分析,鉴定为反硝化无色杆菌,命名为反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans)1104。该菌株用于催化(R,S)-2,6-二甲基苯基氨基丙酸甲酯的不对称水解,37℃下反应24 h,底物转化率达到了41.5%,产物eep达到了83.8%,对映体选择性为(R)型。分离纯化试验表明,菌体的水解活性来源于胞内一种含量很少的蛋白质(酶)组份。本文构建了反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans)1104的基因文库,经筛选获得了含目的基因的克隆子,通过序列分析和引物扩增得到酯酶基因EHest和基因BXest,它们的核苷酸序列长度分别为708 bp和819 bp,后者在上游片段比前者多111 bp,其余序列完全相同。两个基因分别与表达载体pET28a(+)连接后,转化大肠杆菌BL21Gold(DE3)plysS,成功诱导表达了具有不对称水解(R,S)-2,6-二甲基苯基氨基丙酸甲酯活性的酯酶EHest和BXest,表达酶活分别是原始菌株的22.62和27.07倍,均为超表达。SDS-PAGE表明重组酯酶EHest和BXest的大小分别为27.1 kDa和31.4 kDa。用它们分别催化(R,S)-2,6-二甲基苯基氨基丙酸甲酯的水解,底物浓度5%(m/v),反应1 h,底物的转化率分别是12.26%和29.48%,产物(酸)的eep分别是91.02%和85.14%,对映体选择性为(R)型。最后,初步研究了酯酶BXest的酶学性质。该酶的最适反应pH和温度分别为9.0和50℃,在50℃以下和pH 5-9之间具有较好的稳定性。加入10%DMSO对酯酶BXest的立体选择性和催化速度有一定的促进作用。Cu2+、Fe3+对酶活有明显抑制作用。该酶水解(R,S)-2,6-二甲基苯基氨基丙酸甲酯的活性是水解橄榄油活性的333倍。该酶水解(R,S)-2,6-二甲基苯基氨基丙酸甲酯的米氏动力学参数Vm、Km分别是0.733 g/(L·min)和7.49 g/L。
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