提高天冬氨酸β-脱羧酶在酸性环境中催化活力的分子改造

作者：汪芳; 杨套伟^*; 周俊平; 徐美娟; 张显; 饶志明^*

来源：应用与环境生物学报, 2018, 24(06): 1411-1417.

DOI：10.19675/j.cnki.1006-687x.2018.01022

• 德阿昆哈假单胞菌
• L-天冬氨酸β-脱羧酶
• 酶学性质
• 底物通道
• 定点突变

克隆了德阿昆哈假单胞菌(Pseudomonas dacunhae)来源的L-天冬氨酸β-脱羧酶基因(Asd),实现其在Escherichiacoli中的异源表达,但该酶在酸性环境中活性较低,不利于工业生产.为通过定点突变技术提高该酶在酸性环境中的活力,选择底物通道区域内的5个氨基酸残基作为突变位点,构建6个突变体,随后分析突变体的酶学特性.结果表明,相比于野生型Asd,大多数突变体的比酶活显著下降,只有突变体N34D比酶活(71.67 U/mg)比野生型(65.95 U/mg)略高;另外,突变体N34D在3.5 <pH <5.5酸性环境中的酶活力与野生型Asd相比均得到了提高,其中pH5.0条件下突变体N34D相对酶活达到82%,而野生型Asd相对酶活只有50%左右;而在pH 5.5-8.5范围内突变体N34D的酶活力与野生型相当.最后将突变体N34D应用于催化合成L-丙氨酸,在最适催化条件(pH 5.5)下,突变体N34D催化合成L-丙氨酸的产量是野生型Asd的1.5倍.本研究通过对德阿昆哈假单胞菌来源的N34位点进行突变,成功提高了天冬氨酸β-脱羧酶在酸性环境中的酶活力,并提高了其合成L-丙氨酸的能力,这对酶法生产L-丙氨酸具有重要的指导意义.

• 单位
  江南大学; 工业微生物教育部重点实验室; 生物工程学院