苏云金芽胞杆菌几丁质酶BtCHI1的原核表达与性质分析

作者：吴锋; 周叶波; 姜路辛; 孙小宝; 尹尚军; 钱国英; 王佳堃; 王正东; 张慧恩^*; 王谦^*

来源：农业生物技术学报, 2022, 30(01): 151-163.

• 苏云金芽胞杆菌
• 几丁质酶
• 酶学性质
• 水解产物
• 虾、蟹壳

几丁质酶(chitinase, CHI)是一类能降解几丁质底物、生成几丁寡糖或N-乙酰氨基葡萄糖(Nacetylglucosamine, GlcNAc)的糖苷水解酶。本研究从苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringensis)中克隆获得几丁质酶基因BtCHI1,利用大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)plysS进行异源表达,研究重组蛋白的酶学性质、多底物动力学和底物降解性质。结果显示,重组BtCHI1蛋白的分子量约为75 kD,最适反应温度和pH分别为40℃和7.0。该酶热稳定性较差,在50℃下处理1 h后仅能保留20.11%残余活性;但pH稳定性较好,在pH 3.0～10.0范围内处理1 h后,残余活性均超过80%。底物动力学分析显示,重组蛋白BtCHI1能有效降解几丁质、胶体几丁质和壳聚糖,Vmax分别为(4.62±0.46)、(0.52±0.03)和(0.22±0.02)μmol/(min·mg);而BtCHI1对羟丙基壳聚糖和乙二醇几丁质则无降解作用。此外,0.5～10 mmol/L的Na+、Al3+或EDTA对酶活性无影响(P>0.05),但经0.5～10 mmol/L Ca2+或5～10 mmol/L SDS处理1 h后,酶活性显著下降(P<0.01)。薄层色谱和高效液相色谱分析显示,该酶能从几丁质和胶体几丁质底物中释放几丁二糖,并将其进一步降解为单糖。之后,将重组BtCHI1用于降解天然虾、蟹壳底物,反应12 h后,该酶(0.28 U)能分别从天然虾壳或蟹壳底物中释放(1.00±0.04) mg/mL或(1.71±0.11) mg/mL还原糖。本研究为功能性几丁寡糖、N-乙酰氨基葡萄糖制备和天然几丁质底物资源化利用提供参考。

• 单位
  浙江万里学院; 浙江大学; 动物科学学院