钙离子协同溶氧提高重组β-CGT酶的可溶性表达量

作者：周媛媛; 李兆丰; 顾正彪; 班宵逢; 洪雁; 程力; 李才明^*

来源：食品与生物技术学报, 2023, 42(10): 16-23.

• 环糊精葡萄糖基转移酶
• 异源表达
• 发酵优化
• 溶氧
• 钙离子

环糊精葡萄糖基转移酶(Cyclodextrin glycosyltransferase，简称CGT酶)能够通过环化反应生成环糊精，但天然菌株发酵产酶的水平较低，使得环糊精的生产成本居高不下，因此旨在通过异源表达以及发酵优化策略来提高CGT酶的表达量。首先将来源于Bacillus xiaoxiensis STB08的cgt基因插入质粒pET-20b(+)中，在宿主菌Escherichia coli BL21(DE3)中进行分泌表达，在适宜的培养基中发酵96 h后，胞外酶活为34.66 U/mL。然后对发酵条件进行优化，改变溶氧以及添加一定终浓度的Ca2+可使酶活提高到66.86 U/mL及83.15 U/mL，且溶氧与Ca2+协同作用可使酶活提高到105.69 U/mL，相比于优化发酵条件之前提高了204.93%。最后通过蛋白质定位分析及流式细胞分析对溶氧及添加Ca2+影响发酵水平的机理进行了研究。结果表明，较低的溶氧能够减少重组大肠杆菌包涵体的形成，且溶氧较低时细胞活性较高，但溶氧过低时菌体浓度太低，不能满足菌体正常生长及代谢的需求。而添加Ca2+能够减少包涵体的形成，同时Ca2+对细胞有较好的保护作用，因此，在溶氧以及Ca2+的协同作用下，能够保证菌体的高生长浓度，且Ca2+能够增加细胞透性并保护细胞，使得活细胞数目显著增多。该研究提高了CGT酶在大肠杆菌中的可溶性表达量，为该酶的工业化生产提供了新的策略及方法，也可为相关酶的发酵优化提供参考。

• 单位
  江南大学