定向进化提高灰盖鬼伞过氧化物酶染织废水脱色效率

【目的】获得染织废水脱色能力增强的灰盖鬼伞过氧化物酶。【方法】使用基因合成及定点突变平台合成突变灰盖鬼伞过氧化物酶基因CIPmt4(I49S、V53A、M166F和M242I),并调整密码子至毕赤酵母偏好性。以CIPmt4为模板进行定向进化,经过三轮易错PCR和高通量筛选得到一个酶学性质显著改善的突变体(CIPmt5)。通过3D建模和分子动力学模拟分析蛋白的结构及热稳定性,并进一步研究CIPmt5和野生型CIP对刚果红、氨基黑、甲基橙、次甲基蓝、苯胺蓝、结晶紫、溴酚蓝共7种染料的脱色能力。【结果】序列分析显示该突变体积累了I49S、V53A、T121A、M166F和Y272F共5个氨基酸突变,与野生型灰盖鬼伞过氧化物酶相比,以ABTS为底物酶活性是野生型的2.01倍(24.44 U/mg),最适反应p H由5.0提高到6.5,最适反应温度由25°C提高到45°C。除次甲基蓝外对其它染料脱色的最适p H都往中、碱性方向偏移,脱色率普遍高于野生型。模型分析显示CIPmt5活性中心更开放,热稳定性增强。【结论】突变体酶CIPmt5能够更好地替代野生型灰盖鬼伞过氧化物酶应用于染织业染料脱色、化工废水和染织废水的生物修复。

灰盖鬼伞过氧化物酶功能表达及部分酶学特性

【目的】旨在用毕赤酵母高效表达灰盖鬼伞过氧化物酶。【方法】借助DNAworks 3.1软件设计、优化引物,用自己构建的基因合成、定点突变平台合成了毕赤酵母密码子偏好性的灰盖鬼伞过氧化物酶基因,测序后构建在表达载体pPICZαA上,整合于巴斯德毕赤酵母GS115染色体,来自酿酒酵母的α因子作为信号肽序列指导重组蛋白的分泌表达。从82个PCR检测为阳性的酵母转化子中筛选出6株高Zeocin抗性的菌进行表达,选表达酶活性最高的作为实验菌株命名为CIP/GS115。【结果】以ABTS为底物时,CIP/GS115在甲醇诱导第4天酶活最高达到487.5U/mL,是目前摇瓶培养诱导表达灰盖鬼伞过氧化物酶活性最高报道。纯化后的酶最适反应温度为25℃,45℃酶反应速度是最适温度时的61.5%,在低于40℃时比较稳定,超过45℃稳定性迅速下降。最适反应pH为5.0,在p H 4.5-6.5之间比较稳定。以不同的底物研究纯酶底物特异性发现最适底物的顺序是:ABTS>愈创木酚>2,6-二甲氧苯酚>2,4-二氯苯酚>苯酚。【结论】灰盖鬼伞过氧化物酶在毕赤酵母中的高效分泌表达和高的特殊活性为该酶在废水处理、染料脱色等方面的工业化应用奠定了一定基础。

共表达分子伴侣PDI和Ero1对灰盖鬼伞过氧化物酶在毕赤酵母中表达的影响

来源于灰盖鬼伞长度为1 092 bp的CiP目的基因与AOX1启动子一起整合进酵母染色体基因组中。重组蛋白CiP在酿酒酵母信号肽的引导下成功分泌到胞外,质谱鉴定为目的蛋白,成功在毕赤酵母中表达灰盖鬼伞过氧化物酶(CiP)。将伴侣蛋白内质网氧化还原酶1(Ero1)、二硫键异构酶(PDI)分别单独及同时转入CiP酵母受体菌中,研究它们对CiP在毕赤酵母中表达的影响。结果表明:在摇瓶中,相对于无分子伴侣的菌株,单独整合PDI及同时整合Ero1、PDI菌株的CiP酶活分别提高了2.43和2.62倍,活力达到316 U/m L和340 U/m L。挑选同时整合Ero1、PDI伴侣蛋白的CiP菌株,5 L发酵罐进行高密度发酵,酶活最高达到3 379 U/m L,比摇瓶提高约10倍。本实验结果较目前已报道的1 200 U/m L已是最高水平。