732阳离子交换树脂对全细胞谷氨酸脱羧酶活性的促进机制

通过对全细胞和纯酶的对比分析,从732阳离子交换树脂对细胞转化体系pH、产物效应和底物效应的影响,对732阳离子交换树脂促进屎肠球菌全细胞谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD,EC4.1.1.15)活力的机制进行了探讨。结果显示:γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)对全细胞GAD活性具有抑制作用,而L-谷氨酸(L-glutamic acid,L-Glu)却无此现象,并且当L-Glu浓度达到200 mmol/L以上时,全细胞GAD活性才达到最大;在pH4.2~5.8条件下,GABA解离为阳离子较L-Glu多,可与树脂平衡时所结合的L-Glu和H+发生离子交换,补充游离L-Glu,减少游离GABA,稳定反应体系pH。研究表明,732阳离子交换树脂可以通过离子交换作用而释放H+、L-Glu和结合GABA,增加反应液游离底物浓度和降低游离产物浓度,并调节反应液p H,增大细胞内外浓度差,加快细胞内外物质运送速度,从而提高全细胞GAD的表观活力。

732阳离子交换树脂对屎肠球菌谷氨酸脱羧酶活性的促进作用

通过对732阳离子交换树脂对屎肠球菌谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD,EC4.1.1.15)活性的影响进行探讨,构建了732阳离子交换树脂-细胞GAD复合转化体系。结果表明:经含0.2 mol/L L-谷氨酸(L-glutamic acid,L-Glu)的0.2 mol/L乙酸-乙酸钠缓冲液(pH 4.2)平衡的732阳离子交换树脂可显著提高屎肠球菌细胞GAD的转化活性,γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)产量较对照组增加了32.30%;L-Glu/谷氨酸一钠(monosodium glutamate,MSG)(2∶1)固体混合物能有效调节反应体系的pH值和维持反应液的底物浓度,显著增加GABA产量,当添加量为30 g/L时,GABA产量较不添加L-Glu/MSG(2∶1)固体混合物的对照组提高了52.40%;732阳离子交换树脂与L-Glu/MSG(2∶1)固体混合物对细胞GAD的转化活性具有协同促进作用,适宜的732阳离子交换树脂-细胞GAD复合转化体系组成为732阳离子交换树脂10 g、0.3 mol/L MSG溶液(溶于0.2 mol/L乙酸-乙酸钠缓冲液,pH 4.2)10 mL、100 mg/mL屎肠球菌细胞悬液10 mL和L-Glu/MSG(2∶1)混合物30 g/L。在该反应体系下,80 r/min、40℃水浴振荡器反应24 h,GABA产量为(4.57±0.11)mmol,较对照组GABA产量((2.29±0.08)mmol)提高了99.56%。