普鲁兰短梗霉HN2-3菌株碱性蛋白酶的纯化、基因克隆、表达、表面展示及生产活性肽的应用研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:wupei0083
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从分离自海水、海泥及海洋生物内脏及海生植物表面的400余株酵母菌中分离到5株产蛋白酶的海洋酵母,能在酪蛋白双层平板上形成明显的透明圈,它们分别是HN2-3、N13d、N13C、Mb5和HN3-2。通过酵母鉴定的常规方法并结合分子生物学方法,鉴定出HN2-3、N13d、N13C与HN3-24株菌属于普鲁兰短梗霉(Aureobasidiumpullulans),Mb5菌株属于解脂亚罗酵母(Yarrowia lipolytica)。来自菌株HN2-3所产蛋白酶酶活性及酶解活性肽产物的ACE(AngiotensinI-converting enzyme)抑制活性最高。来自菌株HN2-3的蛋白酶命名为ALP2。利用层析柱Sephadex G-75与阴离子交换柱DEAE Sepharose Fast Flow纯化了菌株HN2-3的胞外碱性蛋白酶ALP2,纯化2.34倍。通过SDS-PAGE凝胶电泳,得到的ALP2蛋白条带分子量为33.0 kDa,最适作用温度为52℃。Mn2+、Mg2+和Na+离子浓度在5 mM时对纯化蛋白酶酶活有激活作用,Zn2+、Ca2+、K+和Li+对酶活的影响不大;而当存在Fe2+、Fe3+、Cu2+、Co2+、Ag+、和Hg2+离子时,蛋白酶活明显降低。苯甲基磺酰氟(PMSF)强烈抑制蛋白ALP2的活性,乙二胺四乙酸(EDTA)与碘乙酸微弱抑制蛋白酶的活性。利用纯化的酶酶解砺虾蛋白,螺旋藻蛋白(Arthospiraplatensis),酵母N3C(Yarrowia,lipolytica)和YA03a(Hansenia sporauvarum)蛋白,来自蛎虾蛋白的水解物ACE抑制活性与抗氧化活性最高,分别达到88.3%与47.3%。这说明纯化的ALP2蛋白酶在食品和医药方面具有良好的前景。利用简并PCR、反向PCR与RT-PCR获得了蛋白酶ALP2基因的DNA序列与cDNA序列。基因ALP2的DNA序列为1354 bp,在NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)的登陆号为EU331441。ALP2基因的开放阅读框(ORF)1248 bp,在NCBI上的登陆号为EU224431,编码415个氨基酸,推导分子量为42.9 kDa。基因ALP2具有两个内含子,分别为54bp和52 bp。通过分子生物学软件分析,基因ALP2前18个氨基酸为信号肽序列,此基因编码的蛋白具有丝氨酸活性位点与组氨酸活性位点,等电点为6.44。利用质粒pINA1317对基因进行表达验证,发现转化子能在牛奶-PPB双层平板上形成明显的透明圈。转化子的发酵上清液的蛋白酶活性也进行了检测,结果说明克隆到的基因ALP2确实为蛋白酶基因,而且能在Y.lipolytica中进行表达,并分泌到细胞外。利用本实验室构建的表面展示质粒pINA1317-YICPW110对蛋白酶基因ALP2进行了表面展示,转化子能在牛奶双层平板上形成明显的透明圈。表面展示的蛋白酶酶解不同的蛋白源能够产生活性肽,发现酶解金黄色隐球酵母G7a(Cryptococcus aureus)的细胞蛋白所产活性肽的ACE抑制活性最高,酶解螺旋藻蛋白所产活性肽的抗氧化活性最高。这是首次关于利用表面展示蛋白酶进行活性肽的生产的报道。将表面展示的蛋白酶进行了酶学特性研究,发现与菌株HN2-3所产的野生型蛋白酶相比,最适作用温度有所降低,温度稳定性增强;另外发现表面展示的蛋白酶对金属离子的亲和力降低。
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