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植酸酶能专一分解植酸及其盐类物质,形成禽、畜可直接利用的磷酸和肌醇磷酸,同时可解除植酸的抗营养作用,从而提高饲料中磷的利用率、降低饲料成本、减轻磷污染、保护我们的生态环境,并有效防止与植酸有关的动物消化系统疾病。本试验的目的是在毕赤酵母中表达泡盛曲霉Aspergillus awamori 3.324植酸酶phyA基因,以获得高产、稳定的产植酸酶酵母工程菌株。
实验分两部分进行:
实验一:根据Genbank中报道的植酸酶基因全序列设计一对引物,用PCR技术从As3.324基因组中扩增目的片段,对该片段进行克隆与核苷酸序列分析。结果表明:1.PCR法获得了As3.324植酸酶基因phyA,全长1347bp(去除信号肽和内含子),与已报道的曲霉植酸酶基因有较高程度的同源性。2.由phyA核苷酸序列推导的植酸酶蛋白包含448个氨基酸,且存在10个潜在的糖基化位点,61-68位氨基酸为植酸酶的活性中心保守序列“RH4GARYPT”。
实验二:进一步用该片段构建重组质粒pPIC9K/phyA,并电击转化毕赤酵母(Pichia pastoris) GS115。经平板筛选,PCR鉴定,G418抗性筛选,酶活性测定和SDS-PAGE电泳分析,结果显示:1.重组质粒pPIC9K/phyA已正确地整合到毕赤酵母染色体上。2.甲醇诱导表达后获得四株植酸酶活性较高的酵母工程菌,酶活性分别为:39368U/mL(GS-AP-1)、 48481U/mL(GS-AP-2)、567 U/mL(GS-AP-3)和35225U/mL(GS-AP-4),分别为出发菌株As3.324.酶活性(15U/mL)的2624倍、3232倍、47倍和2348倍。3.GS-AP-2工程菌具有良好的遗传稳定性,表达产物最佳收获时间为72h,最适反应pH值为2.5和5.0,最适反应温度为:50℃。SDS-PAGE电泳分析表明表达产物的分子量为76.081KDa。
结论:本试验已经成功地完成了植酸酶基因的克隆以及植酸酶基因工程菌株的构建,筛选出高产、稳定的产植酸酶菌株,为以后进行重组植酸酶理化性质研究以及大规模工业化生产提供了基本材料和科学依据。