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近年来,由于抗生素的过度使用,造成了严重的环境污染,导致了严重的微生物耐药性问题,世界范围内超级细菌的出现。因此,新型抗生素的开发迫在眉睫。7-氨基头孢烷酸(7-ACA)是抗生素合成的重要原料,7-ACA在C’3位脱乙酰化生成的脱乙酰化7-ACA(D-7-ACA),其C’3是-OH基团,易于化学修饰是β-内酰胺类抗生素合成的重要前体物质,此过程需要脱乙酰化酶的参与。通过化学法获得D-7-ACA会对环境造成二次污染,酶法由于对设备要求低、对环境不会造成二次污染等优点。是目前7-ACA脱乙酰化获得D-7-ACA的主要手段和途径。本研究中,通过生物信息学手段在类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.XW-6-66)和腾冲脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus tengchongensis)基因组中分析到了两个酯酶基因,并将二者命名为:EstZY和AesZY。序列比对发现酯酶EstZY和AesZY均属于α/β水解酶家族,EstZY又属于乙酰木聚糖酯酶AXE1超家族,AesZY属于乙酰酯酶AES超家族。在AXE1超家族中有报导过短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)来源的乙酰木聚糖酯酶AXE对7-ACA有脱乙酰化的功能而AES超家族中则无相关功能的报导。本文通过原核表达体系实现了酯酶EstZY和AesZY的异源表达和纯化,并对二者的酶学性质及其对7-ACA的脱乙酰化功能进行了研究。主要取得的研究结果如下:(1)酯酶AesZY的最适温度为40℃,最适pH为8.0,pH稳定性较好,在pH 2.0-12.0的条件下AesZY仍能保持>50%的活性,在60℃孵育1 h,酶活没有变化。除Zn2+、Ni2+、Ag+、SDS和CTAB外大部分金属离子及化学试剂对其活性影响微弱。对p-NPC2的比活力为216 U/mg,约是p-NPC4、p-NPC6和p-NPC8的22.1、52和40.4倍。(2)酯酶EstZY的最适温度为50℃,最适pH为9.0,在pH 7.0-11.0的范围内EstZY能保持>70%的活性,在40℃孵育1 h,酶活没有变化,在60℃下孵育1 h,酶活仍有55%的活性。除Ag+、SDS和CTAB外大部分金属离子及化学试剂对其活性影响微弱。对p-NPC2的比活力为221.25 U/mg,是p-NPC4、p-NPC6和p-NPC8的1.6、2.5和22.2倍。(3)预测EstZY的催化活性为S185、D274和H303,将三个位点分别突变后,突变体对p-NPC2的比活力只有野生型EstZY的6.9%,25.9%和4.4%;AesZY的催化活性位点S114、D203和H235,将三个位点分别突变后,突变体对p-NPC2的比活力只有野生型AesZY的3.1%,2.2%和1.9%。证实:S185-D274-H303和S114-D203-H235分别为酯酶EstZY和AesZY的催化三联体。(4)EstZY和AesZY均具有7-ACA脱乙酰化活性。EstZY对7-ACA的脱乙酰化活力为2.97 U/mg,AesZY对7-ACA的脱乙酰化活力为7.57 U/mg。EstZY和AesZY的催化三联体的突变会使其蛋白失去对7-ACA的脱乙酰化功能。本研究首次对来源于A.tengchongensis中的酯酶EstZY和来源于Paenibacillus sp.XW-6-66中的酯酶AesZY进行了鉴定,二者均具有7-ACA脱乙酰化活性,为新型头孢类抗生素的工业合成提供了新的潜在选择。同时,基于同源模建和分子对接对EstZY和AesZY对底物p-NPC2和7-ACA的催化机制进行了研究,为后续对EstZY和AesZY功能的进一步改造提供理论依据。