【摘 要】
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富含角蛋白的羽毛废弃物是一种潜在的优质蛋白资源，但缺乏有效的回收方式。角蛋白酶可催化降解羽毛废弃物产生氨基酸和多肽等高价值水解产物，被认为是一种极具潜力的废弃角蛋白回收方式。然而，角蛋白酶较低的二硫键还原活性却成为限制羽毛水解效率的瓶颈问题。该研究通过二硫键还原酶破坏羽毛角蛋白的二硫键，与角蛋白酶协同作用加速羽毛废弃物的降解。首先，在Bacillus subtilis WB600中异源表达来源于B
【机 构】
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江南大学工业生物技术教育部重点实验室
【基金项目】
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国家重点研发计划（2019YFC1605800）； 江苏省重点研发（社会发展）项目（BE2021624）；
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富含角蛋白的羽毛废弃物是一种潜在的优质蛋白资源，但缺乏有效的回收方式。角蛋白酶可催化降解羽毛废弃物产生氨基酸和多肽等高价值水解产物，被认为是一种极具潜力的废弃角蛋白回收方式。然而，角蛋白酶较低的二硫键还原活性却成为限制羽毛水解效率的瓶颈问题。该研究通过二硫键还原酶破坏羽毛角蛋白的二硫键，与角蛋白酶协同作用加速羽毛废弃物的降解。首先，在Bacillus subtilis WB600中异源表达来源于Bacillus subtilis 168的4种二硫键还原酶，并对其酶学性质进行表征；进而通过优化二硫键还原酶MsrA的信号肽，提高了其胞外表达量；最后，探究了二硫键还原酶与角蛋白酶KerZ1协同降解羽毛的效果，分析了水解液中氨基酸的种类和含量。二硫键还原酶AhpC、DLD、MsrA和TrxR成功实现了胞外表达，比酶活分别为0.53、1.69、16.7和2.06 U/mg；MsrA携带信号肽YxkH时胞外二硫键还原酶活性提高了4.2倍；MsrA+KerZ1降解羽毛的水解液中可溶性蛋白含量是KerZ1单独降解时的3倍；优化后的MsrA+KerZ1降解100 g/L的鸭毛和鸡毛，水解液中氨基酸含量分别为7 472.33和5 589.67 mg/L；另外，使用羽毛水解液浇灌的玉米植株拥有更粗壮的茎和更发达的根系，表明水解液中的营养物质可显著促进植物生长。二硫键还原酶显著促进了角蛋白酶降解羽毛的效率，其与角蛋白酶协同作用的降解体系为羽毛废弃物的高效回收奠定了工作基础。
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