罗伦隐球酵母B40脂肪酶的分离纯化及扩展青霉脂肪酶突变体的构建

罗伦隐球酵母B40脂肪酶的分离纯化及扩展青霉脂肪酶突变体的构建

论文摘要

本论文阐述了对罗伦隐球酵母B40(Cryptococcus laurentii B40)的发酵配方改良、该菌产生的脂肪酶的纯化及酶学特性等方面的研究。通过对发酵培养基的优化,确定了其适宜的发酵配方;通过硫酸铵沉淀、DEAE Sephadex A-25离子交换层析和Superdex 75凝胶过滤层析等纯化步骤,对其发酵液进行了纯化,得到了电泳纯脂肪酶;通过SDS-PAGE初步确定其表观分子量约为21 KD。并对其作用温度和pH等酶学特性进行了研究。本论文还阐述了利用定点突变技术创建扩展青霉脂肪酶(Penicillium expansum lipase,PEL)的随机突变体ep8与R182K的叠加突变体,其酶活与野生型PEL和随机突变体PEL-ep8相比都有所提高。1.罗伦隐球酵母B40脂肪酶的分离纯化及特性分析罗伦隐球酵母B40是一株可以分泌脂肪酶的酵母菌。作者设计了多种培养基配方对其发酵培养基进行优化。通过考查其菌体生长、发酵酶活及是否有利于分离纯化等指标。确定了菌体生长好、发酵酶活高并易于分离纯化的培养基配方:玉米粉0.5%,豆饼粉2%,(NH4)2SO40.1%,Na2HPO4·12H2O 0.2%,MgSO4·7 H2O0.25%,CaCl2 0.01%,发酵培养基初始pH7.2。通过硫酸铵分级沉淀、DEAE Sephadex A-25离子交换层析和Superdex 75凝胶过滤层析等步骤,作者从C.laurentii B40的发酵上清中纯化获得了电泳纯脂肪酶。该酶可在三丁酸甘油酯检验板上形成水解透明圈,其表观分子量约为21KD,是一种分子量较小的脂肪酶。该酶在35-45℃的范围内,有较高活性,其最适作用温度为43℃。在pH 9.2-12.2的范围内,酶的活性较高,其最适作用pH为pH10.7;在55℃以下,pH5.0-11.2的范围内,该酶有很好的稳定性。在所检测的金属离子中,多数对该酶酶活有抑制作用,尤其是Zn2+、Hg2+、Cu2+、Al3+;表面活性剂0.05%Triton-100、0.5mM sodium Desoxycholate对该酶酶活有明显的促进作用,0.05%SDS、0.05%EDTA则对其有强烈的抑制作用。该酶对短链的脂肪酶具有偏爱性。作者还对该脂肪酶进行了N端序列的测定,但由于该脂肪酶的N端可能是封闭的,目前还未获得其N端氨基酸序列。2.扩展青霉脂肪酶叠加突变体PEL-ep8-R182K的构建利用重叠延伸PCR对扩展青霉脂肪酶(PEL)基因进行体外定点突变,构建了R182K与随机突变体ep8叠加突变的重组质粒pA0815-ep8-R182K。将该质粒电转化引入毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115,进行异源表达。实验结果表明:该叠加突变体在毕赤酵母中获得了活性表达,得到表达产物脂肪酶PEL-ep8-R182K。在最适作用温度下,其比活为1461.3 U/mg,分别比随机突变脂肪酶PEL-ep8-GS(1407.07 U/mg)和野生型脂肪酶PEL-GS(1281.5 U/mg)提高了3.86%、14.03%。叠加突变脂肪酶PEL-ep8-R182K-GS的最适作用温度为40℃,与野生型脂肪酶PEL-GS和随机突变脂肪酶PEL-ep8-GS的一致;其Tm值为38.71℃,与野生型脂肪酶PEL-GS(38.81℃)的相似,比随机突变脂肪酶PEL-ep8-GS(40.96℃)下降了2.25℃。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 中文文摘
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 脂肪酶的催化性质
  • 1.2.1 脂肪酶催化机理
  • 1.3 脂肪酶的研究技术
  • 1.3.1 脂肪酶的纯化方法
  • 1.3.2 脂肪酶的浓缩方法
  • 1.3.3 酶蛋白印迹方法
  • 1.3.4 脂肪酶的定向改造
  • 1.4 脂肪酶的应用
  • 1.4.1 脂肪酶在洗涤剂工业上的应用
  • 1.4.2 脂肪酶在食品工业上的应用
  • 1.4.3 脂肪酶在造纸工业上的应用
  • 1.4.4 脂肪酶在有机合成工业上的应用
  • 1.4.5 脂肪酶在油类合成方面的应用
  • 1.4.6 其它方面的应用
  • 第2章 罗伦隐球酵母胞外脂肪酶的分离纯化及特性分析
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 材料
  • 2.1.2 方法与步骤
  • 2.2 结果与分析
  • 2.2.1 C.laurentii B40培养基优化
  • 2.2.2 C.laurentii B40脂肪酶的分离纯化
  • 2.2.3 C.laurentii B40脂肪酶N端序列分析
  • 2.2.4 C.laurentii B40脂肪酶的最适作用pH及pH稳定性
  • 2.2.5 C.laurentii B40脂肪酶的最适作用温度及热稳定性
  • 2.2.6 C.laurentii B40脂肪酶的底物特异性
  • 2.2.7 各种金属离子及表面活性剂对脂肪酶活性的影响
  • 第3章 扩展青霉脂肪酶ep8与R182K叠加突变体的构建
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 材料
  • 3.1.2 方法与步骤
  • 3.2 结果与分析
  • 3.2.1 叠加突变基因的获得
  • 3.2.2 获得叠加突变体重组克隆质粒pSK-ep8-R182K
  • 3.2.3 获得叠加突变体重组表达质粒pAO815-ep8-R182K
  • 3.2.4 叠加突变体pAO815-ep8-R182K阳性转化子的筛选
  • 3.2.5 叠加突变体PEL-ep8-R182K-GS的发酵及表达产物的鉴定
  • 3.2.6 叠加突变体PEL-ep8-R182K-GS表达产物的特性研究
  • 第4章 讨论
  • 4.1 罗伦隐球酵母B40胞外脂肪酶的分离纯化及特性分析
  • 4.1.1 发酵培养基对罗伦隐球酵母产酶的影响
  • 4.1.2 罗伦隐球酵母B40脂肪酶的分离纯化
  • 4.1.3 罗伦隐球酵母B40脂肪酶的酶学特性
  • 4.2 扩展青霉脂肪酶ep8与R182K叠加突变体的构建
  • 4.2.1 叠加突变提高了扩展青霉脂肪酶的活性
  • 4.2.2 叠加突变使扩展青霉脂肪酶稳定性降低
  • 结论
  • 1. 罗伦隐球酵母B40脂肪酶的分离纯化及特性分析
  • 2. 扩展青霉碱性脂肪酶叠加突变
  • 附录
  • 参考文献
  • 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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