激烈热球菌胞外α-淀粉酶的体外定向进化

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α-淀粉酶,按酶委会(Enzyme Commission)的标准为EC3.2.1.1,是指一类作用于淀粉分子,从分子内部切开α-,4键,生成糊精和还原糖的水解酶,产物的末端葡萄糖残基C1碳原子为α-构型,故称α-淀粉酶。目前淀粉糖生产工业主要应用的是耐高温α-淀粉酶,多为BLA(Bacillus Licherliformis α-amylase),但BLA最适pH值(6.0)较高,需要添加Ca<2+>。近年研究发现PFA(Pyrococcus furiosusextracellular α-amylase)活性不依赖于Ca<2+>,具有极大的工业应用潜力。本文以激烈热球菌胞外α-淀粉酶(PFA)为研究对象,用易错PCR的方法构建PFA基因随机突变文库,库容量约为10000,在96孔板中,以3,5-二硝基水杨酸为显色剂,测定不同pH值条件下的酶活力,肉眼直接观察显色结果,筛选得到一株突变体(muta),经过测序和序列比对发现全序列435个氨基酸中,只有一个氨基酸发生改变,即第31位由精氨酸变为甘氨酸,该位点位于酶分子结构域A的第一个α-螺旋中,三维结构模拟显示酶分子表面极性发生明显改变。突变体最适pH降低约0.5个单位,比酶活提高5倍以上。本实验为从分子结构上阐释PFA的嗜酸机理提供部分理论研究基础,突变体的酶学性质更接近工业应用的需要,提高了PFA的工业应用潜力。
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