纳米复合载体中磷脂酶D原位交联与碱基交换催化反应

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磷脂酶D(Phospholipase D简称PLD)[EC3.1.4.4]催化的碱基交换反应在制备高纯度天然稀有磷脂或合成一些重要磷脂方面具有重要的意义。然而游离PLD易失活且难以重复使用,因此对游离酶进行修饰是十分必要的。通过固定化酶手段对游离PLD进行修饰是目前常用的方法。本文使用ZnO纳米线/大孔SiO2(ZnO NWs/SiO2)复合材料作为载体,阴离子双环氧化合物作为交联剂,采用原位吸附-交联法和原位共交联法固定PLD。并将所得到的纳米生物催化剂应用于催化碱基交换反应。1.采用原位吸附-交联的方法有效地将PLD固定在ZnO NWs/SiO2纳米复合载体上。在交联固定酶之前,阴离子长链双环氧交联剂先通过静电相互作用吸附在氧化锌纳米线的表面。研究结果表明,在原位交联的精细控制下,固定化PLD的负载量高达113.7 mg/g载体,在所有负载量范围内具有13,987到16,142U/g蛋白质的高比活力。固定化PLD在催化磷脂酰胆碱(PC)转化为磷脂酰丝氨酸(PS)的过程中显示出高活性和稳定性。另外,为了找到最佳合成过程对PLD负载量、底物摩尔比、温度、溶液pH值和反应时间等反应条件进行优化。在优化的条件下,PS的产率在50°C下40分钟内达到94.8%。固定化PLD不仅表现出比游离PLD更好的热稳定性和对pH的耐受性,而且还显著提高了储存稳定性和可重复使用性。发现在4°C温育60天后,固定化PLD保留了81.5%的初始活性,并且在13次循环使用后仍然保留了80.4%的PS产率。固定化PLD的酶活力有待进一步提高。2.为了进一步提高酶活力,本文尝试了通过与多聚-L-赖氨酸(PLL)原位共交联将PLD固定在由ZnO纳米线和大孔SiO2组成的纳米复合载体上。在最佳pH值6.5下,PLL浓度范围为0-0.6 mg/mL时,PLD的负载量达到平均114mg/g载体。PLD与PLL的共交联显著提高了PLD的活性。共交联PLD的最高比活力达到25.8 U/mg蛋白质,是交联PLD(15.9 U/mg蛋白质)的1.62倍。在共交联PLD催化PC和甘油转化为磷脂酰甘油(PG)的碱基交换反应中,PG的产率在优化的条件下(45°C,pH 6.5,80min)达到98.6%。共交联的PLD不仅表现出良好的pH耐受性和热稳定性,而且与交联PLD相比储存稳定性和可重复使用性进一步得到改善。经过13次重复使用后,PG的产率仍然保持在≥85.4%。
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