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丙酮酸氧化酶(Pyruvate oxidase,EC 1.2.3.3)是一种非常重要的临床诊断用酶,其最重要的应用是用于测定丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶活力浓度。
本研究首次利用PCR技术,从Aerococcus viridans ATCC10400基因组中扩增出丙酮酸氧化酶基因(AvPyOD),并将其克隆入pSML104载体质粒中,得到了N端带有组氨酸标签的融合表达质粒pSMLPyOD,然后将其转化入E. coli DH5a细胞,通过高通量的显色指示平板法筛选到阳性的重组大肠杆菌E.coli DH5a/pSMIyPyOD。利用trc启动子的渗漏表达特性,重组质粒pSMLPyOD在trc启动子的控制下,不需添加IPTG诱导就能进行表达。对培养基进行优化,得到了适合表达的培养基配方,该配方以乙酸盐为碳源,能升高细胞内cAMP浓度,从而促进重组酶的表达。为了克服渗漏表达的丙酮酸氧化酶对宿主的毒性,以达到提高菌体浓度和表达量的目的,又设计了抑制表达的培养基配方,该配方以葡萄糖或丙酮酸钠等易利用的物质为碳源,能促进菌体生长而抑制表达。发酵前期使用含葡萄糖的培养基,使菌体生长,当葡萄糖耗尽后流加能够促进产酶的培养基。采用这种方法,在5L发酵罐中进行发酵培养,在不需添加IPTG诱导的情况下,重组丙酮酸氧化酶的产量可以达到450mg/L,总的酶活力可达到1748.3U/L。
对表达的重组丙酮酸氧化酶进行分析,其中96.8%的重组酶是可溶性的。采用Ni-IDA亲和层析一步纯化,纯化的酶比活力为1.21U/mg,回收率为23.1%,纯化倍数为7.1;而采用硫酸铵沉淀、DEAE-Sepharose离子交换、UltrogelAcA34凝胶过滤三步纯化的酶比活力为1.1U/mg,回收率为29.8%,纯化倍数为10。
对纯化的重组酶进行酶学性质研究,结果显示,酶的最适pH7.0,最适温度30℃,oH6.5时酶的pH稳定性最高,在37℃以下,酶的温度稳定性最高。