朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶在毕赤酵母中的分泌表达

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α-1,6-葡聚糖酶是专一作用于葡聚糖中的α-1,6-糖苷键的一类水解酶,能够降解葡聚糖产生异麦芽糖或异麦芽三糖以及分子量较小的葡聚糖,使其失去亲水性和粘性,广泛运用于医疗领域和制糖工业中。真菌生产的α-1,6-葡聚糖酶在高温下有较好的稳定性,成为工业中α-1,6-葡聚糖酶最主要的生产者。然而,天然菌株产酶量普遍较低,且纯化分离困难,无法满足实际应用。目前国内对葡聚糖酶的研究还处于初级阶段,本文的主要目的即通过基因工程及分子生物学方法,将朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶基因导入毕赤酵母表达体系,以获得具有大规模工业生产价值的重组菌株,并研究重组菌种发酵所得α-1,6-葡聚糖酶的酶学特性。   采用PCR法从朱黄青霉菌(Penicillium minioluteum)C12114中扩增出α-1,6-葡聚糖酶基因(dex),并在基因两端引入酶切位点EcoRI/NotI,插入带有AOX启动子和α-信号肽的表达载体pPIC9K的多克隆位点,构建出重组载体pPIC9K-dex;经SacI线性化重组载体后,通过电转化将其导入毕赤酵母GS115,使外源基因整合到酵母染色体上;最终筛选出甲醇利用型His+Mut+,其最高抗遗传霉素浓度为1.5mg/mL约有6个拷贝数的重组GS115/pPIC9K-dex。甲醇诱导重组菌表达α-1,6-葡聚糖酶,对诱导的条件进行优化,确定诱导表达最佳条件为pH6.0,最适温度30℃,甲醇添加量为1.5%(v/v)。通过SDS-PAGE及去糖基化对重组蛋白进行分析,得出分子量约为80kDa,由于糖基化作用,比理论分子量大了约13kDa。   利用2.5L发酵罐进行重组毕赤酵母发酵优化。先以甘油为碳源,在甘油补加阶段,细胞干重达54.8g/L;甲醇诱导阶段,流加甲醇流速为3.84mL/(h.L),控制溶氧维持在20%,诱导138h后酶活达到最高值60.28U/mL,细胞干重65.2g/L。   其次还研究了α-1,6-葡聚糖酶的酶学性质。该酶最适pH和温度为pH5.5,50℃,酸碱稳定性较好,但热稳定性较差。CaCl2,MnSO4,CoCl2对α-1,6-葡聚糖酶有激活作用,而EDTA,CuSO4,MgSO4使酶活力降低。
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