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海藻糖是一种安全、自身性质非常稳定的非还原性糖，由两个葡糖基以α-1，1糖苷键连接而成。海藻糖在生物体内可以作为糖源、细胞壁组成成分和非特异性生物保护物质，备受科研人员重视，并在许多领域得到广泛的应用。
丝氨酸球菌SerinicoccusprofundiMCCC1A05965T是本实验室自印度洋5368米处分离获得的一株新菌，目前该属中仅发现3个种，S.profundisp.nov.，S.marinusgen.nov.和S.chungangensissp.nov.，它们均来自海洋环境，基因组测序发现菌株MCCC1A05965T基因组序列中包含6个不同的海藻糖生物合成基因，分属于OtsA-OtsB、MTS-MTH、TreS和TreP四条海藻糖生物合成途径;在高渗透胁迫下，MCCC1A05965T的确能产生海藻糖，证实了海藻糖生物合成基因在MCCC1A05965T体内确实表达并发挥作用，本文运用基因工程的方法，克隆了四条海藻糖生物合成途径的相关基因，并对其酶学性质进行了研究。
(1)丝氨酸球菌磷酸海藻糖合成酶(SpOtsA)的表达及其酶学性质研究:SpOtsA基因的编码片段大小为1476bp，预测表达的蛋白大小约为54kDa，氨基酸水平上，该基因编码的氨基酸序列与已报道的OtsAs的氨基酸序列最大相似性为67％。SpOtsA基因片段与pET-28a连接而成的重组质粒导入表达宿主E.coliBL21(DE3)体内，诱导表达的重组蛋白大小约为54kDa，利用Ni2+-NTA-agarose进行蛋白纯化。该酶催化反应的最佳温度和pH分别为40℃和8.0;pH8.0时，该酶在温度低于40℃时保持稳定，当温度高于50℃时，酶活性几乎为零。金属离子对SpOtsA活性影响不大，实验所用的金属离子除了Ba2+离子对其活性的促进作用约为200％，其他金属离子的促进作用较为微弱。
(2)丝氨酸球菌磷酸海藻糖酯酶(SpOtsB)的表达及其酶学性质研究:SpOtsB基因片段大小为798bp，预测表达的蛋白大小约为27kDa。该蛋白在E.coliBL21(DE3)中进行重组表达，并纯化，SDS-PAGE检测结果显示该蛋白分子量约为32.0kDa。纯化后的SpOtsB酶蛋白能够催化底物6-磷酸海藻糖水解生成海藻糖。SpOtsB最佳反应pH范围为6.0-9.0，在反应温度4-90℃范围内，该酶的活性较高，且几乎一样大小。同时，SpOtsB的活性严格依赖金属离子Mg2+的辅助。通过控制反应时间实验发现，该酶的催化反应时间在30s-3h内，酶的相对活性几乎一样。SpOtsB专一性催化水解6-磷酸海藻糖，对1-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖只有微弱的催化活性，而对其他底物几乎没有催化活性。该酶适宜的温度和pH范围之广，属于首次报道。
(3)丝氨酸球菌麦芽寡糖基海藻糖合酶(SpMTS)的表达及其酶学性质研究:SpMTS基因片段大小为2496bp，其编码蛋白大小约为89kDa。通过与其他MTSs进行多序列比对发现，SpMTS含有4个保守序列区域，其中2，3，4区域分别含有α-淀粉酶家族酶催化活性中心的3个氨基酸残基(Asp，Glu，Asp)。本实验中，研究了SpMTS关于转糖基活性和水解活性两种不同的催化活性。SpMTS的转糖基活性:最佳温度和pH分别约为35℃和6.5;在pH为6.5时，该酶可以在温度4-40℃内保持稳定;研究发现SpMTS活性不需要金属离子的辅助作用;该酶对聚合度为Dp5-7的麦芽寡聚糖有转糖基催化活性，且活性随着聚合度的增加而增加。SpMTS的水解活性:以聚合度为Dp3-7的麦芽寡聚糖为底物时，该活性随着聚合度的增加而减少，此外SpMTS可水解麦芽糖生成葡萄糖，当以淀粉为底物时，水解产物除了有葡萄糖产生之外，还有另一个新产物出现。根据实验结果，我们推测SpMTS的水解位点除了α-1，1-糖苷键，还有α-1，4-糖苷键。
(4)丝氨酸球菌麦芽寡糖基海藻糖水解酶(SpMTH)的表达及SpMTS/SpMTH混合酶的酶学性质研究:由于SpMTH的催化底物麦芽寡糖基海藻糖还没有商品化，且MTS和MTH是同一途径的两种酶，所以在本实验中，通过研究SpMTS和SpMTH混合(记为SpMTS/SpMTH)在一起的酶学性质，以此来间接分析SpMTH酶的催化水解活性。编码SpMTH的基因片段大小为1803bp，蛋白大小约为64kDa。混合酶SpMTS/SpMTH的最适催化条件为:SpMTS和SpMTH混合酶的最佳比例约为1∶5;以麦芽寡聚糖为底物时，随着底物聚合度的增加，混合酶的催化活性也增加;催化最适温度和pH分别为35℃和6.5，且在pH为6.5时，该酶在低于40℃范围内可以保持活性稳定;实验结果显示，SpMTS/SpMTH的活性不需要金属离子的辅助作用;以淀粉为底物时，SpMTS/MTH可以催化产生海藻糖。SpMTH在一定程度上抑制SpMTS的水解活性。
(5)丝氨酸球菌海藻糖合酶(SpTreS)和海藻糖磷酸化酶(SpTreP)的表达:编码SpTreS和SpTreP的基因片段大小分别为1797bp和2568bp，预测蛋白大小分别约为67kDa和94kDa。SpTreS在E.coliBL21(DE3)内以包涵体形式存在，对其进行变性后复性实验，仍无法检测到相应酶的活性，SpTreP原核表达后，为部分可溶性蛋白，但无法检测到相应酶的活性，因此SpTreS和SpTreP的酶学性质没有进一步研究。