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磷脂酰丝氨酸合成酶属于磷脂酰二酯合成酶类,具有该家族的明显特征,即含有两个间隔出现的H(x)K(x)4D保守序列。它可以催化底物相中的磷脂类物质和水相中亲核供体发生类似于酯缩合的转酯反应,是合成磷脂酰丝氨酸等稀有磷脂的良好工具酶。而利用该酶的高度专一性,对现有来源广泛的粗品磷脂进行转化和改性,可以制备一些稀有磷脂,在医药及食品保健品领域具有很大的应用价值。
应用PCR技术从Escherichia coli K12中扩增到大小为1350bp编码磷脂酰丝氨酸合成酶(ExPASy P23830)的DNA片段,将其插入枯草芽孢杆菌诱导型表达载体pBES,获得重组质粒pBES-pss后转化Bacillus subtilis DB104。经蔗糖诱导后,该磷脂酰丝氨酸合成酶在Bacillus subtilis DB104(pBES-pss)中获得胞外分泌表达,SDS-PAGE分析发现目的蛋白分子量约为53kDa,酶联比色法检测酶活力为1.50U/mL。
利用250 mL三角瓶发酵,对携带磷脂酰丝氨酸合成酶基因重组质粒的工程菌进行诱导表达,研究培养基的pH值、装液量、转速、诱导时菌体浓度、诱导剂浓度、诱导时间和温度对磷脂酰丝氨酸合成酶酶活的影响。确定工程菌优化的发酵条件为:培养基pH值为7.5,装液量为40 mL,转速为200 r/min,诱导时菌体浓度为OD600≈0.4,诱导剂蔗糖的终浓度为60 mmol/L,诱导时间为27 h,诱导温度为37℃。在最佳发酵条件下,酶活可达2.56 U/mL,是优化前的1.72倍。
pBES-pss发酵后粗酶液,经硫酸铵盐析、中空纤维膜除盐浓缩、SP-Sepharose HP离子交换层析和Sephadex G-75凝胶层析,基本获得电泳纯的重组磷脂酰丝氨酸合成酶,比活力可达13.62U/mg,是纯化前的39.59倍。酶学性质研究表明:该酶催化卵磷脂水解反应的最适pH为8.0,最适温度为35℃。稳定性研究表明:该酶在pH6.5~9.5区间和在温度低于45℃下稳定。各种表面活性剂及金属离子对该酶水解活性的影响结果表明:SDS、Tween20、Tween80对该酶有抑制作用,Triton X-100对该酶有增强作用;Mg2+、Zn2+、K+对该酶有抑制作用,Ca2+、Mn2+和EDTA对该酶有增强作用。