葡萄糖氧化酶-过氧化物酶偶联体系葡萄糖分析

酶催化反应具有高效、快速、高选择性,在定量分析领域应用广泛.本文采用葡萄糖氧化酶-过氧化物酶偶联体系,用动力学方法对样品中葡萄糖含量进行分光光度测定,得到了较为满意的结果.

采用酶偶联体系量热法检测蔬菜中农药残留的实验研究

通过筛选合适的酚氧化酶,与能被农药抑制的鸡肝酯酶组成了可用于农残检测的酶偶联体系。同时采用Micro DSCⅢ量热法,分别针对鸡肝酯酶单酶体系和该酶偶联体系,比较研究了1mg/L的敌百虫溶液和几种蔬菜中的农药残留引起这两种酶体系催化反应放热的变化。结果发现,1mg/L的敌百虫导致酶偶联体系催化反应放热的变化是其导致单酶体系催化反应热量变化的48倍。同时通过抑制率计算分析,发现针对相同样品,采用酶偶联体系,可以获得较高的抑制率响应。

(R)与(S)-羰基还原酶偶联一步法制备(S)-苯乙二醇

【目的】通过(R)-和(S)-羰基还原酶在大肠杆菌中偶联,实现了一步法制备(S)-苯乙二醇的生物转化过程。【方法】将来源于近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis CCTCC M203011)的(R)-羰基还原酶基因(rcr)和(S)-羰基还原酶基因(scr)串联于共表达载体pETDuetTM-1上。重组质粒pETDuet-rcr-scr转化稀有密码子优化型菌株Escherichia coli Rosetta,获得酶偶联重组菌株E.coli Rosetta/pETDuet-rcr-scr。当重组菌体培养至OD6000.6～0.8时,添加终浓度1mmol/L IPTG,30℃诱导蛋白表达10h。【结果】SDS-PAGE结果表明(R)-和(S)-羰基还原酶均明显表达,它们的相对分子质量分别为37kDa和30kDa。重组菌生物转化结果表明:在pH7.0的磷酸缓冲液中,添加5mmol/L Zn2+时,获得产物(S)-苯乙二醇,产物光学纯度为91.3%e.e.,产率为75.9%。【讨论】采用分子重组技术成功整合了两种氧化还原酶的催化功能,实现了(S)-苯乙二醇的一步法转化,为简化手性醇制备途径提供了一条崭新的思路。

多酶融合表达体系以木聚糖为辅助底物高效合成(S)-苯乙二醇

【目的】利用木聚糖为辅助底物加强手性催化反应中的辅酶循环,构建来源于近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis) CCTCC M203011的(S)-羰基还原酶Ⅱ(SCRⅡ)、枯草芽孢杆菌(Bacillus sp.) YX-1葡萄糖脱氢酶突变体Ala258Phe/GDH和里氏木霉(Trichoderma reesei)RutC-30木聚糖酶(XYN2)在大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)中的融合表达体系,高效合成(S)-苯乙二醇。【方法】调节3种酶编码基因在pET-28a载体上的位置,运用重叠延伸PCR技术,构建了E.coli/pET-SCRⅡ-A258F-XYN2和E. coli/pET-A258F-SCRⅡ-XYN2两种重组菌,研究了其合成(S)-苯乙二醇的最适反应条件。【结果】重组菌株E.coli/pET-SCRⅡ-A258F-XYN2在底物2-羟基苯乙酮与辅助底物木聚糖的比例为1:1、35℃、pH为7.0条件下,(S)-苯乙二醇的产率达98.8%(W/W);而重组菌株E. coli/pET-A258F-SCRⅡ-XYN2在底物与辅助底物的比例为2:1、35℃、pH为7.0条件下,(S)-苯乙二醇的产率达95.6%(W/W),两者合成产物的光学纯度均>99%。【结论】通过构建3种酶的融合表达体系,成功将木聚糖酶和葡萄糖脱氢酶突变体介导的辅酶再生循环体系引入不对称生物合成反应,提高了手性转化效率,为将大自然中丰富的木聚糖用于手性催化奠定了较扎实的研究基础。

(S)-羰基还原酶Ⅱ与葡萄糖脱氢酶共催化高效合成(S)-苯乙二醇

【目的】通过优化获得最佳酶活配比,设计近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011的(S)-羰基还原酶Ⅱ与枯草芽孢杆菌(Bacillus sp.)YX-1葡萄糖脱氢酶在大肠杆菌中的共表达体系,实现重组菌高效催化2-羟基苯乙酮,合成(S)-苯乙二醇。【方法】分别从重组大肠杆菌中纯化了(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶,研究了2种酶共催化2-羟基苯乙酮的最佳酶活比例,最适催化温度和pH,由此构建(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶的共表达体系。【结果】(S)-羰基还原酶Ⅱ的比酶活力为1.3 U/mg,葡萄糖脱氢酶的比酶活力为13.5 U/mg。在总酶活力为1 U时,(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶共催化体系中,确定了2种酶的最佳比例在1∶1到5∶1(U/U)之间,最适反应温度为30℃,pH为7.0。在此基础上构建了(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶基因比为1∶1的共表达体系,共表达重组菌破碎上清液中(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶酶活分别为0.76 U/mg和0.73 U/mg,两者的酶活比例为1∶1。在上述确定的最适催化条件下,其催化10 g/L 2-羟基苯乙酮,产物(S)-苯乙二醇的光学纯度和得率均高达99%以上。与仅含有(S)-羰基还原酶Ⅱ的重组大肠杆菌相比,共表达体系转化产物(S)-苯乙二醇的得率明显提高,且转化时间由原来的24 h缩短为13 h。【结论】通过确定(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶最佳酶活配比,为构建手性催化的靶酶和辅酶再生酶共表达体系,为实现手性化合物的高效制备提供了研究基础。

双酶法生物合成L-苯基乙酰基甲醇的研究

双酶偶联体系越来越受到人们重视,广泛应用于医药、食品等领域,是实现高效生物合成的重要方法。本文利用乳酸氧化酶(Lactate Oxidase,LOD)和丙酮酸脱羧酶(Pyruvatedecarboxylase,PDC)偶联构建双酶体系,催化乳酸钠和苯甲醛合成L-苯基乙酰基甲醇(L-Phenylacetylcarbinol,L-PAC),后者是合成L-麻黄素的重要中间体。转化反应的最佳温度为34℃,pH 6.8,转化时间6 h,苯甲醛用量160 mmol/L,乳酸钠用量330 mmol/L,葡萄糖用量3 g/100 mL,L-PAC产量达到8.79 g/L。在L-PAC的制备过程中,以廉价的乳酸钠代替丙酮酸大大降低了生产成本,缩短了反应时间,简化了操作步骤,有利于工业生产。双酶偶联体系为生物合成L-PAC提供了一个新的思路和新方法。