库特氏华癸菌漆酶在毕赤酵母中的高效表达及其酶学性质研究

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漆酶是一种酚氧化酶,属于多铜氧化酶家族,4个Cu2+作为辅因子与酶的催化活性中心结合。漆酶的底物包括多种酚类和非酚类物质,且催化氧化的过程中所需能量少,不额外产生有害的副产物,故漆酶作为一种经济环保的绿色催化剂,广泛应用于环境保护、织物印染、纸浆漂白、生物能源、食品制造、生物传感器、化学合成等诸多领域。本实验研究了Kurthia huakuii漆酶在毕赤酵母中的高效表达及其基本酶学性质,并验证了其在染料脱色应用中的可行性。  1.将来源于Kurthia huakuii LAM0618的漆酶基因通过密码子、GC含量及mRNA二级结构优化后,克隆到基于pPIC9K改造的载体pPIC9K-NTS上。重组载体经过单酶切线性化后电转入Pichia pastoris GS115中,通过浓度梯度的遗传霉素(G418)筛选获得外源基因高拷贝整合的转化子。然后通过诱导蛋白表达并检测酶活进一步筛选得到一株高表达菌株。  2.在摇瓶水平优化重组毕赤酵母的诱导条件,得出的结论为:该重组菌在28℃下诱导时,诱导培养基中添加1.0%的Tween80,每12h添加诱导剂甲醇的量为发酵液体积的1.0%,表达产物的酶活性最高,72h酶活可达6877.24U/mL,远高于目前文献所提到的最高水平;  3.酶学性质实验表明,以10mmol/L2,6-DMP(2,6-二甲氧基苯酚)作为底物时最适反应温度65℃;酶的热稳定性较好,在90℃下保温6h仍有70%以上的酶活;最适反应pH=7.0,但pH适应范围较窄,pH<7.0或者pH>8.0时酶活力迅速丧失;酶反应最适Cu2+浓度0.04mmol/L;1 mmol/L EDTA就能完全抑制酶活力,3mmol/L PMSF使相对酶活降低到60%;1mmol/L Mn2+能促进酶活。除此之外常见的金属离子无论浓度高低,绝大多数都会抑制酶活力。  4.将诱导表达所得的粗酶液进行染料脱色实验,结果表明在65℃下静置反应6h,该漆酶对的孔雀绿(10mg/L)和灿烂绿(10mg/L)效果较好,降解率分别可达到86.50%和70.82%;对刚果红(500mg/mL)、碱性品红(50mg/mL)和亚甲基蓝(10mg/mL)有脱色作用但不甚明显,脱色率分别为13.95%、23.03%和6.95%;对结晶紫(10mg/mL)和碱性藏红T(200mg/mL)则几乎无脱色作用。  上述研究表明Kurthia huakuii LAM0618的漆酶在毕赤酵母中能得以高效表达,且未经纯化的粗酶液的酶活力可达到6877.24U/mL(65℃,pH=7.0),Cu2+是其必需的辅因子,在孔雀绿和灿烂绿等染料废水中脱色效果较好。
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