氨基酸转氨/脱羧双功能酶克隆表达、功能鉴定及其机理研究

大肠杆菌来源的L-天冬氨酸转氨酶(L-AspAT)是一种具有严格立体选择性、高效一步合成特性的生物催化剂,研究该酶对于手性胺化合物的生物合成至关重要。该研究将野生大肠杆菌来源的L-天冬氨酸转氨酶基因克隆表达至大肠杆菌工程菌BL21(DE3)中高效表达、分离纯化出该酶,并对该酶催化的反应进行功能鉴定。结果表明该酶是一种具有催化氨基酸转氨和二羧酸底物非氧化脱羧2种催化能力的双功能酶,该研究对其催化的2种反应酶学性质分别进行了研究,同时对酶催化机理进行了探讨。检测反应液中底物和产物的浓度随时间的变化,发现反应体系中先进行转氨反应,待反应液中脱羧底物浓度足够多时才开始进行脱羧反应,脱羧反应同时又促进转氨反应,2种反应相互影响,互相促进。同时将L-AspAT分别与转氨和脱羧的底物小分子对接,结果显示,L-天冬氨酸转氨酶对于谷氨酸和酮戊二酸而言,对接获得的结合位点是不同的,该双功能酶存在2个催化活性中心用来催化不同的反应。实验发现转氨反应的最适温度为35℃,脱羧反应的最适温度为37℃。2种反应的最适pH均为8,5 mmol/L的Cu^(2+)和Mg^(2+)能够促进转氨反应,5 mmol/L的Ni^(2+)能够促进脱羧反应。