全细胞催化甘油生物合成L-果糖体系的构建

L-果糖是一种重要的稀少糖,广泛应用于食品、医药和化学合成等领域。通过构建E型马肝乙醇脱氢酶和NADH氧化酶重组大肠杆菌,再偶联醛缩酶重组大肠杆菌催化甘油合成L-果糖。对表达E型马肝乙醇脱氢酶和NADH氧化酶的菌株进行诱导条件的优化,诱导温度20℃,诱导时间16 h,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷添加浓度0.05 mmol/L。通过单因素实验研究温度、pH值、湿细胞量、甘油浓度对合成L-果糖的影响,利用正交试验进行优化,优化条件为:温度40℃,pH值为9.0,湿细胞质量浓度为25g/L,甘油浓度为500 mmol/L。在优化条件下得到L-果糖2.67g/L。采用全细胞转化方法以廉价的甘油为原料生产L-果糖,不仅省去了繁琐的酶纯化步骤,无须添加辅因子,而且生产成本低廉,期望为L-果糖产品绿色生产及现有技术改造提供理论参考。     

布氏锥虫来源内切-β-N-乙酰氨基葡糖苷酶的异源表达和活性鉴定

内切-β-N-乙酰氨基葡萄糖苷内切酶(Endo-β-N-acetylglucosaminidase,ENGase)是一类可以水解N-糖链中核心壳二糖之间β-1,4-糖苷键的糖苷内切酶,其中糖苷水解酶85家族(glycoside hydrolasefamilies 85,GH85)的ENGase除了水解活性之外还具有转糖基活性,能够以切除后再将均一的寡糖链转移到N-糖蛋白的β-N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)上的方式,改造医药糖蛋白的N-糖基化修饰。通过数据库检索,在布氏锥虫(Trypanosoma brucei)的基因组中找到了GH85家族ENGase的同源序列,并命名为Endo-Tb基因,对其克隆后在带有Nus融合蛋白的原核(E.coli)表达载体上成功表达并纯化。检测到融合蛋白Nus-Endo Tb能够水解高甘露糖型和双天线的复合型糖链,但不能作用于三天线的复合型糖链。同时Nus-Endo Tb可以水解核糖核酸酶B和人类转铁蛋白上的N糖链。当用唾液酸糖肽(SGP)作为糖基供体,MU-GlcNAc作为糖基受体时,通过荧光基质底物四甲基伞形酮(MU)检测到Nus-Endo Tb具有转糖基活性。     

kre1Δ酿酒酵母孢子固定肌酐酶体系的构建及其酶学分析

酵母孢子固定化酶是一种利用酵母孢子对酶进行包埋固定的新型酶固定化技术。研究表明,利用有孢子壁缺陷的osw2Δ酿酒酵母孢子作为酶固定化载体,不仅能大幅提高酶活,而且具有较强的抗逆性及较好的可重复利用性。为了研究新发现的kre1Δ孢子是否具有类似的性能,将肌酐酶转入酵母孢子,并对其酶学性能进行分析。实验结果表明,kre1Δ孢子固定的肌酐酶活性与osw2Δ孢子相近,都显著高于野生型孢子。与游离酶相比,kre1Δ孢子固定的肌酐酶与osw2Δ一样,都有较好的可重复利用性和较强的抗逆性。同时,kre1Δ孢子与osw2Δ孢子肌酐酶活的最适温度均为60℃,最适pH值均为6.0,且kre1Δ孢子与osw2Δ孢子一样都表现出较好的耐高温性及较广范围的pH耐受性。因此,kre1Δ孢子也是综合性能较好的酶固定化载体。     

L-鼠李树胶糖-1-磷酸醛缩酶立体选择性的半理性改造合成D-阿洛酮糖

稀有糖D-阿洛酮糖在食品、医药、保健等领域显示了巨大的应用潜能,然而以较高的收率大量生产D-阿洛酮糖依然面临着挑战。前期研究表明,属于磷酸二羟基丙酮(dihydroxyacetone phosphate,DHAP)依赖型醛缩酶家族的L-鼠李树胶糖-1-磷酸醛缩酶(Rha D)在以D-甘油醛为醛受体时,失去了对该醛受体的立体选择性,生成D-阿洛酮糖和D-山梨糖两种稀有糖,两者比例接近1∶1。为了对Rha D醛缩酶的立体选择性进行优化使其专一性地生产D-阿洛酮糖,对Rha D醛缩酶的152位酪氨酸进行了19种其他氨基酸的定点饱和突变,发现Rha DY152A突变体倾向于生成D-阿洛酮糖,D-阿洛酮糖和D-山梨糖的比例从最初的1∶1显著提高到8∶1,为下一步对Rha D醛缩酶分子改造进而定向合成单一产物D-阿洛酮糖提供理论依据。     

L-鼠李树胶糖激酶在D-阿洛酮糖合成中的应用

D-阿洛酮糖-3-差向异构酶（D-psicose-3-epimerase,DPE）可以催化D-果糖和D-阿洛酮糖之间的可逆反应,但D-阿洛酮糖的产率较低。L-鼠李树胶糖激酶（L-rhamnulose kinase,RhaB）具有磷酸化酮糖类物质的活性,将其与DPE偶联,可以打破DPE的可逆平衡,从而提高D-阿洛酮糖的产率。在反应体系中引入多聚磷酸盐激酶（polyphosphate kinase,PPK）,可实现ATP的再生,降低反应的成本。本实验在大肠杆菌Rosetta（DE3）中分别过表达DPE、RhaB和PPK,优化其反应条件,计算产物得率。结果表明,RhaB的相对分子质量约为5.3×104,最适pH和温度为8.0和35 ℃。将DPE和RhaB偶联,最适条件如下：pH 8.5,温度35 ℃,最适金属离子Mg2+,DPE和RhaB酶量比（质量比）1∶2,产物得率为70%。将DPE、RhaB和PPK偶联,ATP浓度降为D-果糖的1/5,D-阿洛酮糖得率为50%。本研究为工业化生产D-阿洛酮糖提供理论依据。     

人体线粒体N-乙酰氨基葡萄糖转移酶在酿酒酵母中的表达

O-GlcNAc是一种广泛存在于蛋白质丝/苏氨酸残基上的动态可逆的蛋白质翻译后修饰方式,广泛分布在细胞浆和细胞核中,参与调节多种细胞途径。蛋白质的O-GlcNAc糖基化与许多疾病密切相关,如糖尿病、神经退行性疾病和癌症等。在体内,O-GlcNAc动态修饰由N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(OGT)和N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(OGA)协同完成。OGT具有3种异构体,分别是ncOGT、mOGT和sOGT。目前对于mOGT的功能和调节机制尚未清楚。作者在酿酒酵母细胞中表达了人源的mOGT,发现mOGT抑制酵母细胞的生长。在酿酒酵母细胞中mOGT具有O-GlcNAc糖基化活性,当其活性位点突变后,O-GlcNAc糖基化活性明显降低,但其同样能抑制酵母细胞生长。作者在酿酒酵母细胞中构建了研究mOGT的系统。可以利用该人源化的酵母筛选和mOGT相互作用的蛋白质和基因,也可以用来筛选抑制mOGT活性的药物,进而研究mOGT的功能与调节机制。