活性位点邻近的Ω-loop对胰蛋白酶热稳定性和活性的影响

摘要

在医药科研等领域，胰蛋白酶作为一种非常重要的工具酶，应用十分广泛。通常，胰蛋白酶以从哺乳动物胰液中提取为主，工艺简单，但容易携带病原菌，导致产品质量不均一。因此，开发一种高效稳定的胰蛋白酶的生产方法成为当前工业所迫切的需求。同时，胰蛋白酶只能消化溶解变性蛋白质，对未变性的蛋白质无作用，样品在用胰蛋白酶处理前，若用化学变性剂处理往往导致样品的后续检测过程复杂化，不利于样品的快速分析。而高温下进行胰酶酶切处理，酶切蛋白遇高温变性，避免了化学变性剂的使用。因此本研究针对胰蛋白酶热稳定性，进行了理性设计研究，以期提高其热稳定性。　　本实验以猪源胰蛋白酶作为研究对象，首先通过分子动力学模拟软件Gromacs v4.5.5软件，预测出了胰蛋白酶的柔性区。然后根据删除Ω-loop结构中氨基酸数目的不同和可糖基化位点的潜在可能，初步确立了突变位点R1Q， K3Q，C5Q以及M77，M81；通过重叠延伸PCR技术和定点突变技术构建突变菌株，发酵表达后，进行了酶热稳定性和活性的分析。结果表明，R1Q，K3Q以及C5Q的活性在一定程度上均有提高，R1Q，K3Q在热稳定性上也有所提高，其中R1Q突变体酶的最高活性较野生型提高了1.42倍，同时，失活半衰期（t1/2）较野生型也提高了213.3min。突变型 M77相比于野生型其半衰期提高了156.9min，M81相比于野生型则提高了189.5min，最高活性分别提高至野生型的1.5倍和1.4倍。R1Q，M77及M81的最适反应温度也均由原野生型胰蛋白酶的75 oC提高至85oC。　　综上，本实验实现了酶双功能的共同进化，成功应用于猪源胰蛋白酶的热稳定性和活性的改造，并为其他工业用酶的热稳定性和活性改造提供了借鉴的思路。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 胰酶的基因工程研究

1.2 生物酶热稳定性提高的策略

1.3 本研究的设计思路

第2章 删除突变菌株的获得

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 实验结果及讨论

2.4 本章小结

第3章 突变型胰酶活性和稳定性的测定

3.1 实验材料

3.2 实验方法

3.3 实验结果与分析

3.4 本章小结

第4章 糖基化突变菌株的获得

4.1 实验材料

4.2 实验方法

4.3 实验结果及分析

4.4 本章小结

第5章 野生型与突变型胰蛋白酶热稳定性和活性比较

5.1 实验材料

5.2 实验方法

5.3 结果与分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢