嗜热蓝细菌碳酸酐酶基因的异源表达及酶学性质

作者：侯娟; 李俐珩; 张海若; 李玫锦; 陈鹏宇; Maurycy Daroch^*

来源：微生物学通报, 2020, 47(02): 450-458.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.190304

• 嗜热蓝细菌
• 嗜热碳酸酐酶
• 异源表达

【背景】碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CAH)因其高效催化CO2转化为HCO3–的能力成为当今碳减排工艺中的研究热点,但因工厂烟道气的温度较高,因此寻求热稳定性高的嗜热碳酸酐酶是碳酸酐酶仿生学固碳的关键所在。【目的】克隆嗜热蓝细菌Thermosynechococcuselongatus PKUAC-SCTE542和SynechococcuslividusPCC6715的碳酸酐酶基因Ecah、Pcah,实现其在大肠杆菌细胞中异源高效表达,并进行初步酶学性质研究。【方法】利用PCR技术获得碳酸酐酶基因cah,构建重组基因工程菌BL21pETM11CAH,利用IPTG诱导方法高效表达蛋白,表达产物(CAH)经Ni-Agarose亲和层析柱纯化后,进行酶学性质研究。【结果】从E542、PCC6715中克隆得到大小均为534 bp的碳酸酐酶基因,以CO2为底物,酶催化CO2水合的活性分别为42.6 WAU/mg-protein、47.6 WAU/mg-protein。碳酸酐酶ECAH 50°C处理30 min后,酶活提高了8%,而PCAH却下降了10%。Zn2+、磺胺对两种碳酸酐酶有显著抑制作用,Ca2+对ECAH有轻微激活作用,对PCAH无显著抑制作用。【结论】E542嗜热蓝细菌表达的碳酸酐酶比PCC6715的热稳定性强,符合处理工业高温点源烟道气的CO2的基本要求,丰富了碳减排的嗜热碳酸酐酶基因库。

• 单位
  北京大学深圳研究生院