基于表达元件和宿主优化促地衣芽胞杆菌高效表达L-天冬酰胺酶

L-天冬酰胺酶(L-asparaginase, L-ASN)广泛用于恶性肿瘤治疗及低丙烯酰胺食品生产,然而其较低的表达水平限制了应用推广。异源蛋白表达是提高目标酶表达水平的有效策略,芽胞杆菌广泛用于酶蛋白的高效生产,本研究拟通过表达元件及宿主优化提高芽胞杆菌(Bacillus)中L-天冬酰胺酶产量。首先,筛选了5种信号肽(SPSacC、SPAmyL、SPAprE、SPYwbN、SPWapA)用于L-天冬酰胺酶的分泌表达,其中SPSacC介导下L-天冬酰胺酶分泌效果最好,酶活达到157.61 U/mL。随后,选取了4种芽胞杆菌强启动子(P43、PykzA-P43、PUbay、Pbac A),其中串联启动子PykzA-P43介导的L-天冬酰胺酶表达量最高,较对照菌株提高了52.94%。最后,筛选了3种芽胞杆菌表达宿主:地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)Δ0F3和BL10、枯草芽胞杆菌(B. subtilis) WB800,其中,地衣芽胞杆菌BL10作为宿主时,L-天冬酰胺酶酶活最高,达到了438.3 U/mL,较对照菌株提高了81.83%,为目前报道的L-天冬酰胺酶摇瓶酶活最高水平。综上所述,本研究成功构建了一株高产L-天冬酰胺酶的地衣芽胞杆菌工程菌株BL10/PykzA-P43-SPsacC-ansZ,为L-天冬酰胺酶工业化生产奠定了基础。