产碱杆菌DN25降氰酶产酶条件初步优化

以实验室保藏的一株具有高效降氰活性的菌株Alcaligenes sp. DN25为研究对象,通过分析其降解产物,发现终产物中存在甲酸,初步判断此菌株降氰反应为氰水解途径。在培养基中添加KCN来考察底物对菌体产酶的诱导作用,结果发现菌体的活力没有提高,表明菌株DN25所产降氰酶应为组成型酶。在培养基中添加4种金属离子和4种含硫物质,其中微量金属离子对菌体的生长和活性均有抑制;Na2SO4和Na2S2O3对菌体生长和产酶均无明显影响;DL-半胱氨酸对菌体产酶有明显促进作用,DL-甲硫氨酸可同时提高菌体的生长量和产酶水平,从而提高发酵液比活力。研究结果为降氰酶的大量获得以及酶制剂在氰污染治理方面的应用研究奠定了基础。

源自重组菌BL21-pET28a-cdE降氰酶的基本性质研究

在前期研究工作的基础上,对含降氰酶基因重组菌BL21-pET28a-cdE开展遗传稳定性以及降氰酶基本特性的研究,比较分析原代菌与传代重组菌的菌落形态特点、质粒稳定性、蛋白表达、酶活水平,并对镍柱纯化获得的95%纯度的降氰酶进行了最适温度、最适pH、保藏稳定性的实验考察。结果显示,重组菌在无抗生素压力下传至100代时的质粒稳定性可保持在73%,菌落形态、蛋白表达、酶活水平等指标与原代的相一致。降氰酶的最适氰降解反应条件为30℃、pH 7.0。添加2%甘油可在4℃条件下稳定保藏降氰酶50 h,其相对酶活力为102.2%,而添加2%乙醇可使降氰酶在-20℃条件下稳定保藏1个月,其相对酶活力仍可达到80.9%。研究结果表明,重组菌BL21-pET28a-cdE具有良好的遗传稳定性,为未来大规模发酵制备降氰酶处理氰污染提供了可能。

产碱杆菌DN25纯化降氰酶稳定剂的选择

向产碱杆菌(Alcaligenes sp.)DN25的纯化降氰酶中分别添加不同浓度的多元醇类、金属离子类、糖类、防腐剂类等添加剂,研究不同种类、不同浓度的添加剂对降氰酶稳定性的影响,优选可以提高降氰酶稳定性的添加剂。结果表明:外加添加剂甘油浓度为1.5%(m/V)时,酶活保留率为5.4%;[NH4]2SO4浓度为4%(m/V)时,酶活保留率为5%;淀粉浓度为6%(m/V)时,酶活保留率为14.3%;甘氨酸浓度为3%(m/V)时,活力酶活保留率为19.6%。甘氨酸对产碱杆菌DN25降氰酶具有最强的保护作用。

重组大肠杆菌表达降氰酶的诱导条件优化

采用积分光密度法对产碱杆菌(Alcaligenes sp.)降氰酶基因在大肠杆菌中的高效表达进行了诱导条件优化,以工程菌BL21(DE3)-pET28a-cdE的诱导表达条件进行优化,以提高目的蛋白的产量和活性。结果显示,重组菌表达降氰酶的最佳诱导条件为温度28℃,初始菌体浓度OD600值为0.6,IPTG浓度为0.8mmol/L,诱导时间12h。研究发现,诱导剂的添加浓度对外源蛋白的表达水平具有显著影响,使用终浓度为0.8mmol/L的IPTG,诱导表达12h,降氰酶蛋白收率达到143.27mg/L,比活力达到11560 U/mg。与不添加诱导剂相比,重组蛋白的收率和比活力分别提高了64倍和9倍。

产碱杆菌DN25中降氰酶的分离纯化及生化特性

以一株可降氰的产碱杆菌DN25为酶来源,通过超滤、30 mg/mL硫酸鱼精蛋白沉淀、30%～70%硫酸铵盐析和Phenyl-Toyopearl 650M疏水层析等步骤,获得比活力为44 U/mg的纯化酶制剂.在确定酶浓度、反应时间等氰降解活力测定条件后开展酶学性质研究,试图为将来氰降解代谢机理的深入研究和菌株的基因工程改造提供理论基础.研究结果表明,此纯化酶催化氰化物水解的最适pH值为8.0,最适温度为30℃.该酶在pH 7.0～8.0区域稳定,而在pH>9时会很快失活;在30℃保存10 h,酶活力保持稳定,高于60℃,酶快速失活.加入甘氨酸稳定剂,在60℃下保存20 min酶活仍可保留19.6%.酶促反应动力学符合米氏双曲线方程,测得米氏常数Km为3.11 mmol/L,最大反应速率Vmax为0.23 mmolL-1min-1.