发酵乳杆菌来源L-阿拉伯糖异构酶理性设计及在D-塔格糖生产中的应用

作     者：李娟 吴敬 陈晟 夏伟 LI Juan;WU Jing;CHEN Sheng;XIA Wei

作者机构：江南大学食品科学与技术国家重点实验室江苏无锡214122 江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学教育部食品安全国际合作联合实验室江苏无锡214122 

出 版 物：《生物工程学报》 (Chinese Journal of Biotechnology)

年 卷 期：2023年第39卷第3期

页      面：1107-1118页

核心收录：

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

基　　金：国家自然科学基金(31801472,31730067) 江苏省自然科学基金(BK20180604) 

主　　题：L-阿拉伯糖异构酶 理性设计 D-半乳糖 D-塔格糖 转化率 

摘      要：L-阿拉伯糖异构酶(L-arabinose isomerase,L-AI)是D-半乳糖异构化生成D-塔格糖的关键酶。为提高L-阿拉伯糖异构酶对D-半乳糖的活性及在生物转化中的转化率,本研究对发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)CGMCC2921来源的L-阿拉伯糖异构酶进行重组表达和生物转化应用,并对其底物结合口袋进行理性设计以提高酶对D-半乳糖亲和力和催化活性。结果显示,突变体F279I对D-半乳糖的转化率提高至野生型酶的1.4倍,进一步叠加获得的双突变体M185A/F279I的Km和kcat分别为530.8mmol/L与19.9s-1,底物亲和力显著提高,催化效率提高至野生型酶的8.2倍。以400 g/L乳糖为底物时,突变酶M185A/F279I转化率高达22.8%。本研究在乳糖高值化生产塔格糖方面具有重要的应用价值。