分离自苏云金芽胞杆菌的首例细菌乌头酸异构酶TbrA的酶学性质研究

【目的】乌头酸异构酶(aconitate isomerase,AI)可介导具有多重生物学活性及应用潜力的小分子物质反式乌头酸(trans-aconiticacid,TAA)的合成。本文通过表征来自苏云金芽胞杆菌的生物体首条AI基因(tbrA)的产物——TbrA蛋白的催化性质,填补人们对于AI酶学特性的认识。【方法】我们利用大肠杆菌Rosetta菌株和Ni^(2+)柱亲和纯化获得了His6-TbrA蛋白,并在体外通过HPLC检测了产物生成及对应酶活。【结果】TbrA蛋白的最适pH、温度与离子强度分别为8.0,37°C和25 mmol/L。TbrA在10°C时仍保留约60%的活性,展现了较好的耐低温特性。金属离子Mg^(2+)、Ca^(2+)与还原剂DTT可显著增强TbrA活性,而Fe^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Mn^(2+)则强烈抑制TbrA活性。TbrA将顺式乌头酸(cis-aconitic acid,CAA)异构为TAA的正反应Km、Vmax、kcat、kcat/Km值分别为6.25mmol/L、1.39μmol/(L·s)、4.081/s、0.65L/(mmol·s),将TAA异构为CAA的逆反应的上述数值分别为71.50mmol/L、4.17μmol/(L·s)、12.25 1/s、0.17 L/(mmol·s)。【结论】AI酶蛋白TbrA可以在温和的理化条件下表现出最高活性,且更倾向于合成TAA。本研究定量描述了TbrA催化特性,为其今后应用于TAA工业生物合成奠定基础。