谷氨酸棒杆菌乳酰谷胱甘肽裂合酶和三磷酸甘油醛脱氢酶基因克隆、表达及活性分析

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乳酰谷胱甘肽裂合酶(Lac)是降解生物体内丙酮醛的重要酶之一。食品级微生物谷氨酸棒杆菌ATCC13032基因组上的NCgl0106预测为乳酰谷胱甘肽裂合酶基因,但尚缺乏实验验证。本试验首先通过PCR技术扩增出预测的谷氨酸棒状杆菌ATCC13032乳酰谷胱甘肽裂合酶基因lac,并将之与表达载体pET-28a连接,转化BL21(DE3)感受态细胞,成功获得工程菌E.coli BL21(DE3)/pET-28a-lac。然后,使用IPTG诱导E.coli BL21(DE3)/pET-28a-lac表达重组蛋白乳酰谷胱甘肽裂合酶。SDS-PAGE试验结果表明:重组乳酰谷胱甘肽裂合酶蛋白在大肠杆菌进行了可溶性表达,其分子量约为14kDa。最后,对重组乳酰谷胱甘肽裂合酶蛋白进行了分离纯化、活性检测及酶学特性分析。应用His-tag纯化获得的重组蛋白溶液浓度为604.9μg/mL;活性检测显示重组乳酰谷胱甘肽裂合酶蛋白能催化丙酮醛和谷胱甘肽生成S-D-乳酰谷胱甘肽,表明谷氨酸棒杆菌NCgl0106是乳酰谷胱甘肽裂合酶基因;酶学特性分析表明重组乳酰谷胱甘肽裂合酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为7,金属离子K+和Ca2+对其活性略有增强作用,Ba2+对酶活性几乎没有影响,Zn2+,Mg2+和Fe2+对酶活性有一定的抑制作用,Co2+和Mn2+几乎完全抑制其活性,酶反应最大反应速率为0.025mmol/L/min,米氏常数Km值为0.2232mmol/L。3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)在糖酵解这一重要的生化反应中起着关键性的作用,谷氨酸棒杆菌ATCC13032基因组上的NCgl0092预测为3-磷酸甘油醛脱氢酶基因,通过PCR技术扩增出预测的谷氨酸棒状杆菌ATCC13032 3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛脱氢酶基因,并将之与表达载体pET-28a连接,转化BL21(DE3)感受态细胞,成功获得工程菌E.coli BL21(DE3)/pET-28a-GAPDH。使用IPTG诱导与E.coli BL21(DE3)/pET-28a-GAPDH表达重组蛋白3-磷酸甘油醛脱氢酶,重组3-磷酸甘油醛脱氢酶蛋白在大肠杆菌进行了可溶性表达,其分子量约为103kDa。对重组3-磷酸甘油醛脱氢酶蛋白进行了分离纯化、活性检测及酶学特性分析。应用His-tag纯化获得的重组蛋白溶液浓度为135.69μg/mL;活性检测显示重组3-磷酸甘油醛脱氢酶蛋白能催化3-磷酸甘油醛转化生成1,3-二磷酸甘油酸,表明谷氨酸棒杆菌NCgl0092基因是3-磷酸甘油醛脱氢酶;酶学特性分析表明重组3-磷酸甘油醛脱氢酶的最适反应温度为30℃,最适反应pH为7,金属离子K+对其活性略有增强作用,Ba2+,Mg2+对酶活性几乎没有影响,Ca2+,Zn2+和Mn2+对酶活性有一定的抑制作用,Co2+和Fe2+几乎完全抑制其活性,酶反应最大反应速率为23.64μmol/L/min,米氏常数Km值为4.73×10-3mol/L。
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