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一种来自极端嗜碱菌的β-葡萄糖苷酶基因及其合成、表达和纯化

摘要

本发明涉及一种来自极端嗜碱菌的β-葡萄糖苷酶基因及其合成、表达和纯化。所述的β-葡萄糖苷酶的基因,是通过化学合成得到,其核苷酸序列如SEQ ID No 1所示,全长1374bp,其编码的核苷酸序列如SEQ ID No 2所示。将该基因构入到原核表达载体中并转化入原核生物中,可用于β-葡萄糖苷酶的工业生产应用。

著录项

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2014-08-27

    授权

    授权

  • 2012-09-05

    实质审查的生效 IPC(主分类):C12N15/56 申请日:20101221

    实质审查的生效

  • 2012-07-04

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及一种来自极端嗜碱菌的β-葡萄糖苷酶基因及其合成、表达和纯化,具体 涉及一种来自极端嗜碱菌Bacillus halodurans C-125的β-葡萄糖苷酶基因及其合成、表达 和纯化。

背景技术

β-葡萄糖苷酶(EC3.2.1.21)是一种能够水解碳水化合物之间糖苷键的水解酶(J Struct  Biol 129:69-79)。酶学分类系统根据其氨基酸序列将β-葡萄糖苷酶分为两类:糖苷水解酶 家族1(GHFl)和糖苷水解酶家族3(GHF3)。β-葡萄糖苷酶的应用范围很广,我们研 究它的应用主要集中在它降解纤维素,木聚糖(Appl Environ Microbiol 68:1485-1490)以 及植物产生的各种化合物(Mol Plant Microbe Interact 13:1041-1052)的功能。除此之外, 还有它参与植物与病原菌之间的相互作用和其生物应用。众所周知,β-葡萄糖苷酶给工 业生产方面带来了巨大的贡献。大量的β-葡萄糖苷酶的基因从动物(Enz Microbial Technol 43:35-42)、植物(Bioresou Technol 99:6081-6087)和微生物(J Microbiol 47:542-548) 中分离出来,进行了系统的研究。最近,来自于极端微生物体内的β-葡萄糖苷酶成为研 究的热点,主要是因为这些酶可能具有潜在的特殊生物功能。

在NCBI数据库中,收集了很多微生物的全基因组信息,其中编码蛋白的序列都被注 释了。但是大部分的蛋白的生化功能和生理功能都是未知的。因此研究注释蛋白的功能 可以完善这些酶学,并运用到工业应用中去。

极端嗜碱菌Bacillus halodurans C-125是1977年首次被日本科学家分离出来的,并在 2000年完成了基因组的测序(Nucleic Acids Res 28:4317-4331)。在过去的二十多年里, 很多来自该碱性微生物中酶被分离出来并商业化了,其中含有半乳糖苷酶(Agri and Bio  Chem 43:85-88),木聚糖酶(J Bacteriol 161:784-785),木糖酶(Appl Microbiol Biotechnol 73:582-590)和乙酰酯酶(J Bacteriol 190:1375-1382)等。然而来自该菌的β-葡萄糖苷酶 还从未研究过,也未见对该酶生理生化研究的报告。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一,在于提供一种来自极端嗜碱菌的β-葡萄糖苷酶基 因,所述的极端嗜碱菌为Bacillus halodurans C-125。

本发明所要解决的技术问题之二,在于提供一种所述β-葡萄糖苷酶基因的化学合成 方法。

本发明所要解决的技术问题之三,在于提供一种所述β-葡萄糖苷酶基因在原核生物 中的表达及其应用。

本发明的技术方案是通过以下方式来实现的。

本发明所述的β-葡萄糖苷酶基因,来自于极端嗜碱菌Bacillus halodurans C-125,其 核苷酸序列如SEQ ID No 1所示。

所述的β-葡萄糖苷酶基因是通过化学合成方法制备而成的。该方法采用大量重叠的 引物通过两步PCR进行全基因的合成(PTDS)(Nucleic Acids Research,2004,32:e98)。 即首先通过重叠延伸获得合成基因的片段,再通过最外侧的引物将全长的基因扩增得到 目的基因。该方法一个明显的优势就是不需要对引物进行磷酸化处理。而且通过高通量 的DNA合成仪器,可以较为便利地获得大量的引物。

所述的β-葡萄糖苷酶基因的合成方法,包括以下步骤:

1、引物设计

设计长度大概为60mer左右的覆盖整个β-葡萄糖苷酶基因的寡核苷酸的引物序列34 个,且每相邻的两个寡核苷酸引物序列有20个碱基的重复。

利用PCR进行β-葡萄糖苷酶扩增,在100μl反应体系中,P2-P33共32个引物的添加 量为2ng,外侧引物P1和P34添加量为30ng,扩增条件为:94℃预热1min;94℃,30s,50℃, 30s,72℃,10min,使用的Taq DNA聚合酶为KOD FX taq酶(Toyobo公司,日本),共25 个循环。

PCR结束后,1%琼脂糖胶回收片段,取10μl直接与T/A克隆载体相连(大连宝生 物公司)。4℃连接过夜,高效转化DH5α感受态中。获得长度为1374bp的SEQ ID No 1序 列的阳性克隆,即为本发明的β-葡萄糖苷酶基因。

将上述SEQ ID No 1序列直接与原核表达载体pYM4087相连,4℃连接2小时。然 后将该载体转化感受态大肠杆菌TOP10(Invitrogen)。将菌液涂布于含有50μg/mL氨苄 青霉素的固体LB培养基(15g/L琼脂,5g/L酵母提取物,5g/L NaCl,10g/L胰蛋白胨, 磷酸缓冲液pH7.5)培养后获得淡蓝色菌落。

本发明的有益效果

本发明通过克隆,高效合成出β-葡萄糖苷酶,它是一类应用非常广的生物用酶。通 过对该基因的原核表达和纯化,可以应用于β-葡萄糖苷酶的工业化生产中。

附图说明

图1为本发明的β-葡萄糖苷酶基因的化学合成策略图。

图2为以pYM4087质粒构建DNA表达单元示意图。

图3为酶的最适温度及温度的稳定性,其中A为最适温度,B为温度的稳定性。

图4为酶的最适pH及pH的稳定性。

图5为金属离子对酶活的影响。

图6为葡萄糖、木糖、蔗糖和半乳糖对酶活的影响。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。实施例仅用以说明本发明的技术方案而 非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理 解,可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和 范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

本发明所用的试剂若未经说明,均购自西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich)公司。

本发明涉及分子生物学实验,如没有特别注明,均参考自《分子克隆》一书(J.萨姆 布鲁克、E.F.弗里奇、T.曼尼阿蒂斯著,1994,科学出版社。)

实施例1β-葡萄糖苷酶基因的化学合成

参看图1,以基因合成方法(Nucleic Acids Research,2004,32,e98)来克隆合成本发明 的β-葡萄糖苷酶基因。设计的引物分别如下:

P1:Tm=54,60mer

GGA,TCC,ATG,TCT,ATC,ATT,CAG,TTT,CCA,AAG,GAG,ATG,AAG,TGG,GGT,GTT,GCT,ACT,GCT,TCT

P2:Tm=54,60mer

CAC,CTC,TAC,CAC,CAG,CAT,TGA,TAG,CAC,CTT,CGA,TCT,GGT,AAG,AAG,CAG,TAG,CAA,CAC,CCC

P3:Tm=54,60mer

CAA,TGC,TGG,TGG,TAG,AGG,TGC,TTC,CAT,CTG,GGA,TGT,CTT,TGC,CAA,GAC,TCC,AGG,TAA,GGT

P4:Tm=54,60mer

ATA,GGA,GTC,ACA,GGC,AAC,ATC,ACC,ATT,GTC,ACC,GTT,CTT,GAC,CTT,ACC,TGG,AGT,CTT,GGC

P5:Tm=54,60mer

ATG,TTG,CCT,GTG,ACT,CCT,ATC,ACA,GAT,ACG,AAG,AAG,ACA,TTG,AGA,TCA,TGA,AGG,ATC,TTG

P6:Tm=54,60mer

ATT,CTT,GGC,CAA,GCA,ACA,GAG,AAT,CTG,TAC,ATG,TCA,ACA,CCA,AGA,TCC,TTC,ATG,ATC,TCA

P7:Tm=54,60mer

TCT,GTT,GCT,TGG,CCA,AGA,ATC,TTT,CCA,AAC,GGT,ACT,GGT,GAA,GTC,TCC,AGA,GAA,GGT,CTT

P8:Tm=54,60mer

CAT,TCT,CGG,TGA,GTC,TGT,CAA,CGA,GTC,TGT,GAT,AGT,AAT,CAA,GAC,CTT,CTC,TGG,AGA,CTT

P9:Tm=54,60mer

TGA,CAG,ACT,CAC,CGA,GAA,TGG,TAT,TCA,ACC,AAT,GTG,TAC,TCT,CTA,CCA,TTG,GGA,TCT,GCC

P10:Tm=54,60mer

GTC,TCT,GTT,GTC,CCA,ACC,ACC,TTT,CTC,TTG,CAG,AGC,TTG,TGG,CAG,ATC,CCA,ATG,GTA,GAG

P11:Tm=54,60mer

GTG,GTT,GGG,ACA,ACA,GAG,ACA,CCA,TCG,ATG,CCT,TTG,TCA,GAT,ACG,CTG,AAG,TCA,TGT,TCA

P12:Tm=54,60mer

TTG,AAG,GTG,ATC,CAG,TGG,TTG,ATC,TTG,TCA,CCA,AAC,TCC,TTG,AAC,ATG,ACT,TCA,GCG,TAT

P13:Tm=54,60mer

AAC,CAC,TGG,ATC,ACC,TTC,AAC,GAA,CTG,TGG,TGT,GTT,TCC,TTC,CTC,TCC,AAC,TAC,ATT,GGT

P14:Tm=54,60mer

TGG,TAG,CAA,GCT,GGA,GAT,CGG,TAT,TGC,CTG,GAG,CAT,GGA,CAC,CAA,TGT,AGT,TGG,AGA,GGA

P15:Tm=54,60mer

CGA,TCT,CCA,GCT,TGC,TAC,CAA,CGT,TGC,TCA,CCA,TCT,TCT,TGT,TGC,TCA,TGG,TAA,GGC,TGT

P16:Tm=54,60mer

ACC,AAT,CTG,ACC,ATC,AAG,ACC,CAT,CTT,TCT,GTA,GGA,CTG,AAC,AGC,CTT,ACC,ATG,AGC,AAC

P17:Tm=54,60mer

GTC,TTG,ATG,GTC,AGA,TTG,GTT,ATG,CTC,CTA,ACG,TCG,AGT,GGA,ACG,AAC,CAT,TCT,CCA,ATC

P18:Tm=54,60mer

CAG,CCA,TTG,CCT,CTC,TTA,CAG,GCT,TCA,GCA,TCT,TCC,ATC,TGA,TTG,GAG,AAT,GGT,TCG,TTC

P19:Tm=54,60mer

TGT,AAG,AGA,GGC,AAT,GGC,TGG,TTC,ATC,GAG,TGG,TTC,ATG,GAC,CCA,GTC,TTC,AAA,GGT,GCC

P20:Tm=54,60mer

TGC,CTT,TCT,TCT,CGA,ACC,ATT,CGA,CCA,AGA,AGG,ATG,GGT,AGG,CAC,CTT,TGA,AGA,CTG,GGT

P21:Tm=54,60mer

ATG,GTT,CGA,GAA,GAA,AGG,CAT,CAC,TGT,TCC,AAT,TGA,AGC,TGG,TGA,TAT,GGA,GAC,CAT,CCA

P22:Tm=54,60mer

ACC,AGT,GTA,GTA,GTT,GAT,GCC,AAG,GAA,GTC,GAT,TGG,TTG,TTG,GAT,GGT,CTC,CAT,ATC,ACC

P23:Tm=54,60mer

GCA,TCA,ACT,ACT,ACA,CTG,GTT,CTG,TTG,CCA,GAT,ACA,AGG,AGA,ACG,AAG,GTC,TCT,TTG,ACC

P24:Tm=54,60mer

CCA,ATG,TCA,GTC,TTC,TCA,TAG,CCA,GCA,TCG,ACT,TTC,TCC,AGG,TCA,AAG,AGA,CCT,TCG,TTC

P25:Tm=54,60mer

TAT,GAG,AAG,ACT,GAC,ATT,GGC,TGG,AAC,ATC,TAT,CCA,GAA,GGC,TTC,TAC,AAG,GTC,CTG,TAC

P26:Tm=54,60mer

TGA,TGT,AGA,TTG,GAA,TCT,GAC,CAT,ACT,GTT,CAG,TGA,TGT,AGT,ACA,GGA,CCT,TGT,AGA,AGC

P27:Tm=54,60mer

TCA,GAT,TCC,AAT,CTA,CAT,CAC,TGA,GAA,TGG,TTC,CTG,CTA,CAA,CGA,CGA,ACC,AGT,CAA,TGG

P28:Tm=54,60mer

CTG,AGA,CAG,GTA,TCT,GAT,TCT,ACC,TTC,ATC,CTT,GAC,TTG,ACC,ATT,GAC,TGG,TTC,GTC,GTT

P29:Tm=54,60mer

GAA,TCA,GAT,ACC,TGT,CTC,AGC,ACC,TGA,CTG,CTC,TCA,AGA,GAA,GCA,TGG,AGT,CTG,GTG,TCA

P30:Tm=54,60mer

AAG,TTG,TCG,AGC,AGG,GAC,CAA,GCC,ATG,TAG,CCT,TTG,ATG,TTG,ACA,CCA,GAC,TCC,ATG,CTT

P31:Tm=54,60mer

TGG,TCC,CTG,CTC,GAC,AAC,TTT,GAA,TGG,GCT,GAA,GGC,TAC,TCT,ATG,AGA,TTC,GGT,ATC,GTT

P32:Tm=54,60mer

AGT,CCT,TCT,TGG,TTC,TCT,CAA,GGG,TTC,TGT,AGT,TGA,CGT,GAA,CGA,TAC,CGA,ATC,TCA,TAG

P33:Tm=54,60mer

TGA,GAG,AAC,CAA,GAA,GGA,CTC,TTT,CTA,CTG,GTA,CAA,ACA,GAT,GAT,TGC,CAA,CCA,GTT,CTT

P34:Tm=54,54mer

GAG,CTC,TTA,ATG,GTG,ATG,GTG,ATG,GTG,GAG,TTC,GAA,GAA,CTG,GTT,GGC,AAT,CAT

利用PCR进行β-葡萄糖苷酶基因的扩增,在100μl反应体系中,P2-P33共32个引物 的添加量为2ng,外侧引物P1和P34添加量为30ng,扩增条件为:94℃预热1min;94℃,30 s,50℃,30s,72℃,10min,使用的TaqDNA聚合酶为KOD FXtaq酶(Toyobo公司,日本), 共25个循环。

PCR结束后,1%琼脂糖胶回收,取10μl直接与T/A克隆载体相连(大连宝生物公司)。 4℃连接过夜,高效转化DH5α感受态中。获得阳性克隆,即为本发明的β-葡萄糖苷酶基因, 其序列如SEQ ID No 1所示。将该SEQ ID No 1序列与来自极端嗜碱菌Bacillus halodurans C-125的β-葡萄糖苷酶基因相比对,同源性为79%,具体如下:

1   GTGGATATGTATCGCTTCTCTGTTGCTTGGCCGCGAATTTTTCCGAATGGTACAGGGGAG

    ||  || ||||| | |||||||||||||||||  |||| ||||| || ||||| || ||

223 GTTGACATGTACAGATTCTCTGTTGCTTGGCCAAGAATCTTTCCAAACGGTACTGGTGAA

61  GTGTCACGTGAAGGATTAGATTATTACCATCGACTTGTTGATCGTTTAACCGAAAACGGG

    || ||  | |||||  | ||||| || || |||| |||||  |  | ||||| || ||

283 GTCTCCAGAGAAGGTCTTGATTACTATCACAGACTCGTTGACAGACTCACCGAGAATGGT

121 ATTCAACCGATGTGTACTCTCTACCATTGGGATTTGCCGCAAGCATTGCAAGAAAAGGGC

    |||||||| |||||||||||||||||||||||| |||| |||||  ||||||| || ||

343 ATTCAACCAATGTGTACTCTCTACCATTGGGATCTGCCACAAGCTCTGCAAGAGAAAGGT

181 GGCTGGGATAATCGCGACACGATCGACGCTTTTGTCCGTTATGCTGAGGTCATGTTCAAA

    || ||||| ||  | ||||| ||||| || |||||| | || ||||| |||||||||||

403 GGTTGGGACAACAGAGACACCATCGATGCCTTTGTCAGATACGCTGAAGTCATGTTCAAG

241 GAGTTCGGTGATAAAATTAACCACTGGATTACTTTTAATGAGCTGTGGTGCGTTTCTTTC

    ||||| ||||| || || ||||||||||| || || || || |||||||| ||||| |||

463 GAGTTTGGTGACAAGATCAACCACTGGATCACCTTCAACGAACTGTGGTGTGTTTCCTTC

301  CTTTCAAATTATATCGGTGTCCATGCACCTGGAAATACCGATCTCCAGCTAGCGACAAAT

     || || || || || ||||||||||| || || ||||||||||||||||| || || ||

523  CTCTCCAACTACATTGGTGTCCATGCTCCAGGCAATACCGATCTCCAGCTTGCTACCAAC

361  GTGGCCCACCATCTTCTAGTTGCTCATGGAAAAGCGGTTCAGTCGTATCGAAAAATGGGG

     || || ||||||||||| ||||||||||| || || |||||||| ||  |||| |||||

583  GTTGCTCACCATCTTCTTGTTGCTCATGGTAAGGCTGTTCAGTCCTACAGAAAGATGGGT

421  CTTGATGGACAAATCGGGTACGCGCCGAATGTAGAATGGAATGAGCCTTTCAGCAATCAA

     |||||||| || || || || || || || || || ||||| || || |||  ||||||

643  CTTGATGGTCAGATTGGTTATGCTCCTAACGTCGAGTGGAACGAACCATTCTCCAATCAG

481  ATGGAGGATGCTGAAGCTTGTAAGCGGGGGAATGGTTGGTTTATCGAATGGTTTATGGAT

     ||||| ||||||||||| |||||| | || ||||| ||||| ||||| ||||| |||||

703  ATGGAAGATGCTGAAGCCTGTAAGAGAGGCAATGGCTGGTTCATCGAGTGGTTCATGGAC

541  CCAGTCTTCAAGGGAGCCTACCCATCTTTCTTAGTCGAATGGTTTGAGAAGAAAGGGATT

     ||||||||||| || ||||||||||| ||||| ||||||||||| ||||||||||| ||

763  CCAGTCTTCAAAGGTGCCTACCCATCCTTCTTGGTCGAATGGTTCGAGAAGAAAGGCATC

601  ACCGTACCGATTGAGGCTGGAGATATGGAGACAATCCAACAACCAATCGACTTTTTAGGA

     || || || ||||| ||||| ||||||||||| ||||||||||||||||||||  | ||

823  ACTGTTCCAATTGAAGCTGGTGATATGGAGACCATCCAACAACCAATCGACTTCCTTGGC

661  ATTAACTATTATACGGGAAGTGTTGCCCGCTACAAGGAGAACGAAGGACTATTTGATCTA

     || ||||| || || ||   ||||||| | ||||||||||||||||| || ||||| ||

883  ATCAACTACTACACTGGTTCTGTTGCCAGATACAAGGAGAACGAAGGTCTCTTTGACCTG

721  GAAAAAGTAGATGCAGGTTATGAGAAAACGGATATTGGCTGGAACATTTATCCTGAAGGC

     || ||||| ||||| || |||||||| || || |||||||||||||| ||||| ||||||

943  GAGAAAGTCGATGCTGGCTATGAGAAGACTGACATTGGCTGGAACATCTATCCAGAAGGC

781  TTTTACAAAGTGTTGTACTATATAACTGAGCAATATGGACAAATCCCGATTTATATTACG

     || ||||| ||  ||||||| || ||||| || ||||| || || || || || || ||

1003 TTCTACAAGGTCCTGTACTACATCACTGAACAGTATGGTCAGATTCCAATCTACATCACT

841  GAAAATGGGTCTTGTTACAATGATGAACCTGTGAATGGGCAAGTGAAGGATGAGGGGCGA

     || ||||| || || ||||| || ||||| || ||||| ||||| |||||||| ||  ||

1063 GAGAATGGTTCCTGCTACAACGACGAACCAGTCAATGGTCAAGTCAAGGATGAAGGTAGA

901  ATCCGCTACTTGAGCCAGCATTTGACGGCACTAAAGCGTAGCATGGAGTCAGGTGTCAAC

     ||| | ||| ||   ||||| |||| || || ||| | ||||||||||| |||||||||

1123 ATCAGATACCTGTCTCAGCACCTGACTGCTCTCAAGAGAAGCATGGAGTCTGGTGTCAAC

961  ATTAAAGGATACATGGCGTGGTCATTGCTCGATAATTTTGAATGGGCCGAGGGCTACAGT

     || ||||| |||||||| |||||  ||||||| || ||||||||||| || ||||||  |

1183 ATCAAAGGCTACATGGCTTGGTCCCTGCTCGACAACTTTGAATGGGCTGAAGGCTACTCT

1021 ATGAGGTTTGGCATCGTTCACGTCAATTATCGAACGTTGGAACGGACGAAGAAGGATAGT

     ||||| || || |||||||||||||| || ||||  | ||  | || ||||||||   |

1243 ATGAGATTCGGTATCGTTCACGTCAACTACAGAACCCTTGAGAGAACCAAGAAGGACTCT

1081 TTCTATTGGTATAAACAAATGATTGCCAATCAGTTCTTTGAACTTTAA

     ||||| ||||| ||||| ||||||||||| |||||||| |||||  |

1303 TTCTACTGGTACAAACAGATGATTGCCAACCAGTTCTTCGAACTCCACCATCACCATCAC

实施例2β-葡萄糖苷酶基因在大肠杆菌中表达

参看图2,将上述SEQ ID No 1序列直接与原核表达载体pYM4087相连,4℃连接2小 时。然后将该载体转化感受态大肠杆菌TOP10(Invitrogen)。将菌液涂布于含有50μg/mL氨 苄青霉素的固体LB培养基(15g/L琼脂,5g/L酵母提取物,5g/L NaCl,10g/L胰蛋白胨, 磷酸缓冲液pH7.5),37℃培养16小时,直到有淡蓝色的菌落长出。挑取3-5个菌落,接种于 50ml液体LB培养基(5g/L酵母提取物,5g/L NaCl,10g/L胰蛋白胨,磷酸缓冲液pH7.5) 中,37℃摇床直到菌液的浓度达到OD600为1.0时停止培养。

实施例3β-葡萄糖苷酶基因的纯化

将实施例2最终获得的培养液在5,000g重力加速度下离心5min,无菌水清洗1次。所 得的细胞沉淀用1mL磷酸裂解缓冲液重悬,然后将其转移到微量离心管中。使用超声波仪裂 解菌液30min,以12,000g离心30min。使用微孔滤膜过滤离心好的上清,上到Ni-Agarose 柱上,纯化出目的蛋白。将目的蛋白透析后使用蛋白保存液保存起来。

实施例4β-葡萄糖苷酶基因的酶动力学特性分析

β-葡萄糖苷酶的酶动力学特性分析主要有三个底物。它们分别是:oNPGlu,oNPGal 和pNPGal。反应采用实施例3中的体系。主要测定酶对不同底物的Km和最大反应速度 Vmax。也就是在温度、pH及酶浓度恒定的条件下,底物浓度对酶促反应的速度有很大 的影响。在底物浓度很低时,酶促反应的速度(v)随底物浓度的增加而迅速增加;随着 底物浓度的继续增加,反应速度的增加开始减慢;当底物浓度增加到某种程度时,反应 速度达到一个极限值(Vmax)。

底物浓度与反应速度的这种关系可用Michaelis-Menten方程式表示:

v=Vmax[S]Km+[S]

式中:v--反应速度;Km--米氏常数;Vmax--酶反应最大速度;[S]--底物浓度。

采用Linewaver-Burk作图法测定Km、Vmax,该法是根据米氏方程的倒数形式,以 1/v对1/[S]作图,得到一条直线。直线在横轴上的截距为-1/Km,纵截距为1/Vmax,求 出Km与Vmax

1v=KmVmax·1[S]+1Vmax

在这里我们所用的三个底物的浓度是:oNPGlu(从0.1mM到2mM),oNPGal(从 0.8mM到2.8mM)和pNPGal(从0.4mM到2.4mM)。所得到的结果如表1所示。

表1

实施例5β-葡萄糖苷酶基因的生理生化特性分析

对实施例3中保存的蛋白酶液做特定的生理生化特性分析。本分析过程是在下述的酶反 应体系中进行的:195μl Zm缓冲液(100mM磷酸钾缓冲液,10mM KCl,1mM MgSO4,pH 7.0)中含有2mM的反应底物oNPGlu。反应以加入5μl的酶液开始,反应是在50℃的水浴 锅中进行10min,以加入60μl的1M Na2CO3终止反应。然后在420nm出测量对硝基苯酚的 释放量。在这里我们定义一定数量的酶在每分钟催化1μM的对硝基苯酚的活力为1U.β-葡萄 糖苷酶的蛋白浓度是使用Bradford试剂盒来分析的。

我们分析的生理生化特性主要有酶的最适温度,酶的温度的稳定性,酶的最适pH,pH 的稳定性,底物的特异性,金属离子对酶活的影响,有机溶剂对酶活的影响以及不同的糖对 酶活的影响。

在研究酶的最适反应的温度时,反应的温度从15℃开始,每隔5℃,一直到60℃。每 个体系做3个重复试验(以下每个反应都是3次重复);在研究酶的温度的稳定性时,主要 测定酶在30,40,50和60℃这四个不同温度处理酶液,然后在最适温度下测定酶的残余活 性;在研究酶的最适反应的pH时,选择不同的缓冲液,主要有柠檬酸-磷酸钠缓冲液(0.1M, pH 3.0-5.5),Zm缓冲液(0.1M,pH 6.0-8.0),甘氨酸-NaOH缓冲液(0.2M,pH 8.5-10.6); 在研究酶的pH的稳定性时,是先将酶在不同的pH的缓冲液中先处理24h,然后在酶的最适 pH的测定酶的残余活性;在底物的特异性,金属离子对酶活的影响,有机溶剂对酶活的影响 以及不同的糖对酶活的影响是将酶用不同的影响因素处理,然后在酶的最佳反应体系中测定 酶的残余活性。

经实验验证,酶在50℃,pH 7时活性最高,虽然酶的热稳定性不高,在30℃处理30min 后,酶的活性只有80%了。但是酶有个很好的pH稳定性,在碱性条件处理后,依然有很高 的活性(参看图3、4)。金属离子在低浓度时对酶的影响不大,当金属离子浓度增高到5mM 时,Cd2+,Zn2+和Fe3+能分别抑制87%,88%和92%的活性。此外,经本试验研究发现,该 酶的活性能被葡萄糖、木糖、蔗糖和半乳糖等四种糖激活,而且在糖的浓度达到1M时,仍 然能提高酶的活性(参看图5、6)。

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