丝状自组装蛋白支架介导的双酶级联催化体系构建促进D-塔格糖合成

作者：李英; 刘伟^*; 朱丽英; 周治; 江凌^*

来源：现代食品科技, 2023, 39(11): 48-57.

DOI：10.13982/j.mfst.1673-9078.2023.11.1590

• 自组装
• 蛋白支架
• D-塔格糖
• 多酶级联催化

D-塔格糖是一种稀有的己酮糖，具有低能量、高甜度，在食品领域具有广泛的应用。目前，D-塔格糖的生物合成大多聚焦于异构酶途径及关键酶L-阿拉伯糖异构酶的挖掘与改造，多酶级联催化的应用较少，且受热力学平衡影响转化率较低。该研究首先构建并表征了来源于Methanocaldococcus jannaschii的丝状自组装蛋白支架EE/KK，结果显示，其在胞内外均可实现有效的荧光蛋白级联互作。其次，在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中应用EE/KK蛋白支架级联组装D-木糖还原酶（SsXR,Scheffersomyces stipitis来源的NAD(P)H-dependent D-xylose Reductase）和半乳糖醇脱氢酶（RlGDH,Rhizobium leguminosarum来源的SDR Family Oxidoreductase），强化基于氧化还原酶途径合成D-塔格糖的效率。相较于游离体系，EE/KK级联体系的D-塔格糖产量提高50%。进一步对级联体系重组菌株BL21-EX/KG(EX和KG分别为EE-SsXR和KK-RlGDH蛋白复合体的缩写)发酵条件进行优化，结果表明：以Luria-Bertani(LB)培养基为发酵培养基，温度20℃，0.1 mmol/L异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（Isopropyl-β-D-Thiogalactopyranoside,IPTG）下，以10 g/L乳糖为底物，D-塔格糖产量可达3.93 g/L，对乳糖转化率为0.39 g/g，为理论转化率（0.53 g/g）的74%，高于大多数以乳糖为底物合成D-塔格糖的报道。该研究为D-塔格糖生物合成提供潜在的高效菌株以及多酶级联组装提供有效的工具。

• 单位
  南京工业大学; 材料化学工程国家重点实验室