基于Fosmid文库筛选山羊瘤胃源酯类水解酶基因及其原核表达验证

试验旨在挖掘瘤胃微生物中潜在的酯类水解酶基因并进行原核表达,研究其酶学性质及对芥子碱的降解效果。利用功能筛选方法,从前期构建的山羊瘤胃微生物Fosmid文库中鉴定出潜在的酯类水解酶基因,并在大肠杆菌中异源表达,通过酶活测定及芥子碱的降解研究来筛选功能酶,最后分析酯类水解酶的酶学性质。结果表明:从山羊瘤胃微生物Fosmid文库中鉴定到6个酯类水解酶基因Estg1、Estg2、Esty1、Estp、Estk1和Estk2,并在E.coli BL21(DE3)中成功表达,获得的酯类水解酶的活性均高于空载对照(P<0.05),其中Estp和Estk1的活性最高,分别为205.33 U/mL和212.67 U/mL,其分子量为33、28 ku,且能够降解芥子碱,降解率分别为13.26%和11.66%;酯酶Estp和Estk1在温度为40℃、pH 11时活性最高,在40~50℃、pH8~11条件下相对稳定;金属离子Mn^(2+)和Ni^(2+)对酯酶Estp和Estk1的活性有促进作用(P<0.01),有机溶剂正己烷能增强其活性(P<0.05);而EDTA、金属离子Cu^(2+)、Zn^(2+)、Co^(2+)和Fe^(3+)、有机溶剂乙腈以及表面活性剂吐温-80和曲拉通X-100会抑制Estp和Estk1的活性(P<0.01)。本研究从山羊瘤胃宏基因组文库中筛选了2个高产酯类水解酶的基因,异源表达后具有嗜中温、耐碱、耐有机溶剂等特性,且能够降解芥子碱,可为酯类水解酶的深入挖掘及应用提供理论依据。