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N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶(NAOase)是一种重要的用于手性拆分的酶,具有广泛的底物选择性,常用于多种活性氨基酸的酶法拆分。本论文针对由大肠杆菌argE基因编码在重组菌表达的重组NAO大多以无活性的包涵体存在的问题,采用多种复性方法实现重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶复性。研究主要内容包括:
(1)重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体变性条件:比较了Triton X-100、乙二胺四乙酸钠(EDTA)和低浓度的变性剂等几种常用的洗涤剂,发现TritonX-100和尿素联合洗涤的方法最好,最后确定最佳洗涤液成分为:4mol/L Urea,0.5% Triton X-100,Imol/L NaCL,0.05mol/L Tris-HCL,pH为7.9,用此法可以大部分的去除杂蛋白。考察了溶解液各种成分对溶解效果的影响,确定最优溶解液成分为:8mol/L尿素、15mmol/Lβ-巯基乙醇、50mmol/L Tris-HCL,pH为8.5,此时溶解液能最有效的溶解该包涵体。在最优状态下,对重组NAO包涵体的溶解工艺也进行了一定研究,研究发现,将1g重组NAO包涵体溶于10mL溶解液中,溶解5小时,此时溶解效果最好。
(2)重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体稀释复性:采用稀释复性法研究了重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶(NAO)包涵体的复性条件,如蛋白浓度、复性液中尿素浓度、pH值、GSH浓度及GSH/GSSG比例,同时对稀释操作方式进行了考察,得到了较为适宜的复性条件。结果表明,尿素能有效抑制复性过程中蛋白质的聚集,随着蛋白质浓度的增加,复性效果变差。当复性缓冲液中尿素浓度为2 mol/L,GSH浓度为5mmol/L,GSH/GSSG为2.5,pH为8.5,在4℃下进行分批稀释复性操作,复性后重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶的活性为1.077U/mL,比酶活达到14.943 U/mg,与可溶性表达的NAO比较复性率达到21.48%。
(3)重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体稀释复性动力学的研究:在蛋白质变性-复性三态模型的基础上,对重组NAO包涵体稀释复性的动力学过程以及添加L-Arg和人工分子伴侣对复性过程的影响进行了研究。研究表明,三态模型可以很好地描述NAO的稀释复性过程,NAO在复性过程中有形成二分子聚集体的趋势。添加小分子复性剂L-Arg不仅有助于活性态酶的形成,同时对聚集体的形成也起到了抑制作用。通过人工分子伴侣辅助复性可以较好地抑制NAO的分子间聚集,但对活性态酶的形成没有明显的促进作用。结果显示稀释复性后比酶活为14.048 U·mg-1,复性收率为20.202%;添加L-Arg复性后比酶活达到21.273U·mg-1,复性收率达到30.591%;人工分子伴侣辅助复性后比酶活达到23.082U·mg-1,复性收率达到33.192%。
(4)重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体柱上复性的研究:用DEAESepharose Fast Flow层析柱和三缓冲体系作为复性系统对重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体进行复性实验。结果表明,4 mol/L Urea与0.5% Triton X-100联合洗涤可以大量去除杂质;三缓冲体系能有效地实现重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体的柱上复性。在流速为0.5mL/min,尿素梯度为21mL,尿素终浓度为1.8 mol/L,蛋白上样量为0.99mg的实验条件下,蛋白回收率和复性酶比活分别达到52%和10.27 U/mg。