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最早在海洋中发现的氟化酶(fluorinase,FIA),是来自于星海链霉菌(Streptomyces xinghaiensis),其能够使用无机氟离子(F-)和S-腺苷-L-甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine,SAM)作为底物,催化两种底物,形成C-F键,生成5’-氟化脱氧腺苷(5’-fluorodeoxy adenosine,5’-FDA)。再经过Trypanosoma vivox核苷水解酶(Trypanosoma vivax nucleoside hydrolase,TvNH)的催化,生成 5’-脱氧核糖(5’-fluorodeoxyribose,5’-FDR)。这一重要特征使其能够将[18F]-氟化物结合到不同的小分子中,生成放射性示踪剂,在正电子发射断层扫描(positron emission computed tomography,PET)中,应用于一些早期的疾病诊断。同时,氟化酶在合成生物学中也很有价值,可以将无机氟离子(F-结合到一些有机化合物中,生成非天然有机氟化合物,或作为用于转化非天然基质的生物催化剂等。为了能够快速、高效和经济的获得氟化酶,本课题探索了在分子水平上对氟化酶改造的方法,并对新型氟化酶的性质进行了初步研究。在本课题研究中,将已经发现的三种自组装短肽标签ELK16、L6KD和18A的编码序列,通过分子克隆的方法,分别连接到氟化酶基因(fL4)的3’端,从而构建成功了 pET-28a(+)-fIA-ELK16、pET-28a(+)-fL4-L6KD 以及 pET-28a(+)-fI4-184 三种不同的表达载体。在E.coli BL21(DE3)中进行诱导,经过表达纯化得到三种氟化酶聚集体,即 FIA-ELK16,FIA-L6KD 和 FIA-18A。同时,根据Trypanosoma vivax核苷水解酶(TvNH)的编码序列,构建了 pET-28a(+)-TvNH表达载体,并经过诱导表达与纯化,得到TvNH。经过HPLC和LC-MS分析鉴定,纯化得到的三种氟化酶聚集体具有催化活性,能够生成5’-FDA。通过AFM、TEM和DLS的检测,三种氟化酶聚集体都能够自组装在水溶液中形成具有不同纳米尺寸的蛋白颗粒,其中FIA-ELK16约500-600 nm,FIA-L6KD和FIA-18A约200-300 nm。同时,三种氟化酶聚集体都有较好的催化效率,尤其是FIA-L6KD和FIA-18A两种聚集体,其催化效率(Kcat)分别是可溶氟化酶FIA的128%和180%,而由于FIA-ELK16的颗粒尺寸最大,所以其Kcat为可溶氟化酶FIA的83%,这些也证明了聚集体的形成未造成酶活性的大量损失。同时,在热稳定性实验中表明,三种氟化酶聚集体都具有良好的热稳定性,特别是FIA-L6KD,在各自最适温度下,其半衰期是FIA的1.7倍;在相同温度下(50℃),其半衰期是FIA的79倍;而重复使用性实验表明,在使用9次时,三种氟化酶聚集体的活性仍能保持在约50%以上,其中FIA-ELK16和FIA-L6KD能保持在70%以上。这两点进一步说明了氟化酶聚集体的优良性能,具备较好的应用潜力。最后,使用纯化所得的TvNH催化5’-FDA,利用HPLC和LC-MS分析鉴定,比较了可溶氟化酶和氟化酶聚集体催化生成5’-FDR的效率,也验证了利用氟化酶,能够潜在的生成[18F]-氟化物,应用于PET的可行性。