磷脂酶C的异源表达及其酶学性质分析

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磷脂酶C(Phospholipase C,简称PLC)(EC3.1.4.3)是水解磷脂C3位点第一个甘油磷脂键生成甘油二酯和磷酸单酯的一类水解酶。随着对磷脂酶C研究的深入,磷脂酶C在植物油脱胶、医药、食品加工等领域得到广泛的应用。目前国内外研究的磷脂酶C大多为致病因子,在食品领域的应用存在安全隐患。本实验选择了乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus,A. calcoaceticus)、委内瑞拉链霉菌(Streptomyces venezuelae,S. venezuelae)及蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus,B. cereus)来源的磷脂酶C作为研究对象。其中磷脂酶C活性测定采用p-NPPC法及卵黄平板法,底物特异性分析采用无机定磷法及TLC法。本文分别将3株出发菌株的磷脂酶C基因在大肠杆菌BL21/DE3中表达,并用Ni柱亲和层析技术纯化重组磷脂酶C,对酶学性质及底物特异性进行研究。本文的具体的研究结果如下:(1)通过文献报道,选择了A. calcoaceticus和S. venezuelae及B. cereus作为出发菌株并用卵黄平板法及p-NPPC法确定原始菌发酵液中磷脂酶C活性。通过NCBI数据库确定磷脂酶C基因序列,A. calcoaceticus含有acplc1、acplc2磷脂酶C基因;S. venezuelae含有svplc1、svplc2及svplc3磷脂酶C基因;B. cereus含有bcplc磷脂酶C基因。(2)实现A. calcoaceticus、S. venezuelae及B. cereus磷脂酶C基因的克隆及重组大肠杆菌构建。其中,A. calcoaceticus acplc1、acplc2在大肠杆菌中表达且p-NPPC法测到酶活,菌体裂解液经SDS-PAGE电泳分别在88kDa、85kDa有目的条带形成,酶活力分别为(31160±418)U·mg-1和(13640±354)U·mg-1;S. venezuelae svplc3基因在大肠杆菌中成功表达,菌体裂解液经SDS-PAGE电泳在79kDa目的条带形成,p-NPPC法检测svPLC3酶活力为(7404±101)U·mg-1;B. cereus bcplc基因在大肠杆菌中成功表达,菌体裂解液经SDS-PAGE电泳在33kDa目的条带形成,卵黄平板法及p-NPPC法均能测到酶活。(3)对acPLC1、acPLC2、svPLC3及bcPLC的酶学性质分析结果显示:acPLC1、acPLC2最适反应温度分别为65℃、50℃;最适pH值分别为8、7.5;30℃处理30min,acPLC1、acPLC2残余酶活分别为97.59%、99.14%;Mg2+、Ca2+增强acPLC1、acPLC2的活性,Zn2+增强acPLC1酶活性却抑制acPLC2酶活;acPLC1对各种磷脂无水解活性,acPLC2可水解磷脂酰肌醇而对其他种类磷脂不能水解。svPLC3最适反应温度及最适pH值分别为60℃、9;40℃处理30min残余酶活为99.29%;Mg2+、Zn2+增强svPLC3活性,Ca2+、Ni2+抑制svPLC3酶活;svPLC3对各种磷脂无水解活性。bcPLC最适反应温度及最适反应pH值分别为60℃、9;45℃处理30min,残余酶活为92.72%;Mg2+、Zn2+、Ni2+促进bcPLC活性,Cu2+抑制bcPLC活性;bcPLC可水解磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油及磷脂酰肌醇,不可水解鞘磷脂。鉴于bcPLC可水解多种底物及热稳定性方面的优势,bcPLC在植物油脱胶方面具有良好的应用前景。
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