编码肽酶新基因try1A的改造以及突变酶的功能鉴定研究

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蛋白酶广泛存在于动物、植物和微生物,几乎无处不在。它们不仅在细胞代谢中发挥着作用,在洗涤剂、皮革加工、食品加工、饲料、化工行业和污水处理等方面,具有广泛的应用。实验室前期从构建的一个堆肥宏基因组文库中筛选得到一个编码肽酶的新基因try1A,属于Trypsin家族新成员,并对相关酶学性质进行了初步的鉴定。本研究将利用易错PCR技术对try1A进行改造,通过高通量筛选正向突变体,并对突变酶的性质进行鉴定,从而深化对trylA基因功能的认识。  本实验首先对易错PCR体系进行了优化。通过对Mg2+和Mn2+离子组合实验,并结合突变基因测序结果,最终确定易错PCR反应体系Mn2+终浓度为0.5mM,Mg2+浓度为4mM。易错PCR产物经HindⅢ和EcoRⅠ酶切纯化后与经过相同酶切处理的pGEM-3Zf(+)载体连接,将重组质粒转化到E.coli DH5a感受态细胞。将阳性克隆影印到含2%脱脂牛奶的LA固体培养基平板上进行功能筛选。  挑选能使脱脂牛奶平板产生透明圈的菌株,将外源基因克隆到pET-32a(+)表达质粒,转化到E.coli BL21(DE3)pLysS。对突变酶诱导表达及纯化,并对酶活进行测定。筛选得到两个酶活力有所提高突变酶Ep4和Ep30。测序结果表明,Ep4和Ep30分别有两个氨基酸位点发生改变产生,分别是Gln307Leu,Asp391Gly和Phe122Leu,Thr266Ile。对Ep4和Ep30其进行酶活性质鉴定,发现他们最适反应温度和最适反应pH均为50℃和9.0,与Try1A一致。在50℃处理1h后,Ep4仍保留70%的酶活,热稳定性较Try1A提高了30%。通过对金属离子对酶反应影响的研究,发现Mn2+对酶活有显著的激活作用,Cu2+和Zn2+对酶活力有显著的抑制作用。突变酶Ep4和Ep30的比活力Try1A相比,分别由Try1A的9.2U/mg提上到14.9U/mg和11.1/U/mg。Ep4的kcat值也明显提高,表明对底物的亲和力也得到增强。  通过对Try1A的改造及突变酶性质进行鉴定,筛选得到两个酶学性质有所提高的突变酶。加深了对Try1A催化特点的了解,为后续应用方面的研究及揭示功能与结构的关系打下了良好的基础。
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