运用体外分子进化技术易错PCR方法,高通量筛选热稳定性提高的弯曲芽孢杆菌 Bacillus flexus CCTCC 2015368 β-淀粉酶突变体。利用LB琼脂淀粉板显色、96-孔板DNS法测酶活和酶标仪检测等,最终筛选到了一株热稳定性显著提高的突变体D476N。
野生型和突变体D476N分别纯化后,酶学性质测定表明:突变体D476N的最适pH为6.5,与野生型相比降低了0.5。突变体D476N和野生型的最适温度均为55 ℃,突变体D476N在55 ℃下的半衰期为35 min,比野生型提高了95%。突变体D476N的T50值比野生型提高4 ℃。
突变体D476N的Km值为97.98 µmol/L,是野生型(85.86 µmol/L) 1.14倍;突变体稳定性提高的同时,催化活力相对于野生型有略微下降。通过SWISS-MODEL同源模拟野生型和突变体D476N的三维结构,并通过PyMol软件分析,发现突变后的氨基酸残基Asn476位于蛋白质表面的loop环上,通过MOE软件计算,D476N的分子自由能(ΔG)为106.01 kcal/mol,比野生酶降低10.3%,这一结果与蛋白质分子自由能和热稳定性呈负相关的理论相符。
β-淀粉酶(β-amylase,EC 3.2.1.2),又称淀粉β-1, 4-麦芽糖苷酶,是一种外切型淀粉酶,能够从淀粉的非还原末端依次水解相隔的α-1, 4-葡萄糖苷键生成麦芽糖。在大麦、甘薯、玉米、小麦和大豆等高等植物中都有着较丰富的β-淀粉酶,其在酿造行业及食品工业中有很大的应用价值。
于植物来源的β-淀粉酶提取、纯化过程较为复杂,成本较贵,相比而言微生物来源的β-淀粉酶具有生产操作简单、适合大规模工业化生产的优点。但是现已报道的微生物来源的β-淀粉酶大多耐热性差,且比酶活不高,不利于其工业化应用。因此筛选出高热稳定性的微生物β-淀粉酶对其在淀粉糖工业中的应用有着十分重要的意义。
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