彩绒革盖菌草酸脱羧酶的诱导制备

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草酸脱羧酶是一种含锰的酶,在木腐菌中广泛存在,少数低等真菌和细菌中也能产生。该酶的应用主要集中在以下几方面:造纸废水中的草酸盐降解;食品中的草酸降解;草酸的生物法检测(如临床诊断、食品中草酸检测)等。由于草酸脱羧酶产量较低和提取较困难,使得草酸脱羧酶的生产成本大大提高,从而限制了该酶的应用。一些特殊氨基酸序列的存在决定了该酶的表达形式为诱导型,菌株的基因调控序列中含有一段受草酸化合物作用的序列,并有一段可以被低pH诱导的序列,具体的诱导调控机制不详。为了进一步了解该酶的详细诱导机制,进而提高其产量,本研究利用各种酸诱导彩绒革盖菌制备草酸脱羧酶,并初步推测了各种酸诱导产酶的机制(底物诱导和低pH值诱导),并尝试优化了该酶的提取条件。 本课题首先研究彩绒革盖菌的诱导产酶。主要研究该酶的各项诱导因素,包括诱导剂的种类、诱导pH值等影响因素。所用的诱导剂为无机酸、有机酸及有机酸根离子(例如盐酸、硫酸、磷酸、草酸、醋酸、柠檬酸、草酸根离子、醋酸根离子、柠檬酸根离子等),控制其离子强度和培养液pH值来观察诱导产酶情况。 通过测定菌体生长过程中的不同参数(例如酶活、蛋白含量、生物量等)来比较不同诱导条件下的产酶优劣,发现无机酸可以显著诱导彩绒革盖菌合成草酸脱羧酶,其中硫酸的诱导效果最好,比酶活Ⅰ最高为10.0U/g菌体干重;比酶活Ⅱ最高为3.2U/mg蛋白质。本实验还研究了pH值对菌体产酶的影响,发现pH2.5较利于诱导草酸脱羧酶。有机酸中草酸的诱导效果最好,添加草酸后第二天获得最大酶活,比酶活Ⅰ最高为6.7U/g菌体干重,比酶活Ⅱ最高为1.0U/mg蛋白质,其后酶活逐渐消失。柠檬酸的酶活在培养后期逐渐升高。有机酸根离子中醋酸钠的诱导效果最好,比酶活Ⅰ最高达1.8U/g菌体干重,比酶活Ⅱ最高达0.2U/mg蛋白质。 对各种诱导剂的诱导产酶结果进行综合比较,发现无机酸的诱导效果最好,体积酶活较高,都大于20.0U/L,酶产率都大于2.5U/(L·d),最大比酶活Ⅱ都大于9.5U/g菌体干重。根据各种诱导剂在发酵液中存在的形式进行对比分析,推测无机酸与柠檬酸诱导产酶的机制是低pH环境诱导,草酸的诱导产酶机制是底物诱导,醋酸的是底物结构类似物诱导。 本实验还对彩绒革盖菌草酸脱羧酶的提取条件进行了优化。在提取缓冲液中添加吐温—80,较利于酶的提取;当提取缓冲液pH为3.0时,酶的提取率最高。
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