β-葡萄糖苷酶催化活性改造及在毕赤酵母中的高效表达

作     者：吴涛旭 阳鹏辉 李阳阳 刘松 WU Taoxu;YANG Penghui;LI Yangyang;LIU Song

作者机构：江南大学未来食品科学中心江苏无锡214122 江南大学生物工程学院江苏无锡214122 

出 版 物：《食品与发酵工业》 (Food and Fermentation Industries)

年 卷 期：2024年第50卷第14期

页      面：126-133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] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFC2101400) 

主　　题：β-葡萄糖苷酶 催化活性 底物结合能 毕赤酵母 高效表达 

摘      要：β-葡萄糖苷酶(EC 3.***.1.21)能催化底物非还原末端的β-D-葡萄糖苷键水解释放葡萄糖和相应配基,是纤维素糖化过程中的关键酶之一。篮状菌(Talaromyces leycettanus JCM12802)来源的β-葡萄糖苷酶bgl3A热稳定性较好,但催化活性还亟待提高。该研究中,通过Discovery Studio 2022柔性对接模块构建了bgl3A和底物pNPG的复合物结构;基于结合能预测模块对bgl3A催化活性位点6以内的氨基酸残基进行虚拟突变,计算突变前后酶对pNPG的结合能变化;对结合能变化小于-0.7 kcal/mol的20个突变体进行表达、纯化和酶学性质分析。与bgl3A相比,突变体bgl3A-N237Y的比酶活和k_(cat)/K_(m)分别提升了22%和25%。将bgl3A-N237Y在毕赤酵母中表达,通过信号肽替换和共表达分子伴侣使其摇瓶发酵酶活力达106.6 U/mL,较优化前提高75%。研究得到高活性bgl3A突变体及其生产菌将有助于提高其工业化应用效果。