C端非催化结构域对嗜热α-葡聚糖磷酸化酶TsGP酶学性质的影响

为获得异源表达水平与酶学性质良好的α-葡聚糖磷酸化酶并考察结构域对酶的影响,研究通过数据库挖掘和序列分析,获得了来源于超级嗜热古菌Thermococcus sp.EP1的新型α-葡聚糖磷酸化酶TsGP。利用AlphaFold2预测三维结构确定TsGP的C端为非催化结构域后,构建了C端截短的突变体ΔTsGP。在E.coli BL21(DE3)中对TsGP与ΔTsGP进行异源重组表达,并对其酶学性质进行了表征。结果表明,ΔTsGP在大肠杆菌中的表达水平较TsGP提高了3.76倍。在最适反应温度为70℃时,ΔTsGP的比酶活为23.87 U/mg,较TsGP提高1.3倍。在50~65℃的工业酶催化条件下,ΔTsGP的热稳定性与TsGP相当,且酶活力更高。此外,ΔTsGP与TsGP具有相同的底物特异性,最小底物为麦芽三糖,且随着底物链长的增加,比酶活逐渐提升。以麦芽七糖为底物,ΔTsGP的kcat值为37.09 s^(−1),比TsGP提高了1.21倍,但底物亲和力(K_(m)=3.30 mmol/L)降低了2.77倍。研究通过结构分析与非催化结构域截短策略成功提高了TsGP在大肠杆菌中的表达水平和工业酶催化条件下的比酶活。这为αGP酶蛋白的高效表达与应用提供了借鉴,并为进一步通过工程改造优化其性能奠定了基础。