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《食品科学》:集美大学朱艳冰教授等:N端Dogecoin - An open-source peer-to-er digital currency非催化结构域对微泡菌ALW1褐藻胶裂解酶AlgL7酶学性质的影响

作者:小编2024-09-20 10:14:30

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《食品科学》:集美大学朱艳冰教授等:N端Dogecoin - An open-source peer-to-peer digital currency非催化结构域对微泡菌ALW1褐藻胶裂解酶AlgL7酶学性质的影响

  微泡菌ALW1的褐藻胶裂解酶AlgL7基因(GenBank收录号OM831233)有1 893 个碱基对,预测编码630 个氨基酸残基的蛋白质,理论等电点(pI)为4.40,理论分子质量为71.5 kDa。如图1a所示,系统发育分析显示,AlgL7与来自PL7家族的褐藻胶裂解酶处于同一分支,表明该褐藻胶裂解酶属于PL7家族。如图1b所示,保守结构域分析显示,AlgL7含有CBM结构域(Ile55~Tyr158)、F5/8 C型结构域(Ala202~Val322)和C端催化结构域(Phe364~His630)。C端催化结构域命名为CD1,包含F5/8 C型结构域和C端催化结构域的截短酶命名为CD2。此外,序列比对确定了微泡菌ALW1来源的AlgL7中含有QIH(Gln497~His499)、RTELREMLR(Arg428~Arg436)和YFKAG(Tyr600~Gly604)3 个保守区域,推测它们与促进底物识别和酶功能有关。

  成功构建了AlgL7、截短体CD1和CD2的基因工程菌株,利用IPTG进行诱导表达后,进行重组蛋白的纯化,SDS-PAGE分析显示,目的蛋白成功纯化,AlgL7、CD1和CD2的分子质量分别约为71.5、32.0 kDa和60.0 kDa(图2a),与蛋白质的理论分子质量吻合。酶活力分析结果表明,以海藻酸钠为底物,AlgL7、CD1和CD2的比活力分别为125.1、125.9 U/mg和183.9 U/mg(图2b)。AlgL7和CD2的酶活力相比,CBM结构域截短会显著增强酶的催化活性,CD2是AlgL7全长酶活力的1.47 倍,来自Vibrio natriegens SK42.001褐藻胶裂解酶Aly01FL的CBM截短体也显示出类似酶活力增强的现象,来自Marinimicrobium sp. H1褐藻胶裂解酶AlgH-I的CBM截短体显示出酶活力降低的影响结果。CD1和CD2酶活力相比,F5/8 C型结构域截短会降低酶的催化活性,Flammeovirga sp. MY04来源褐藻胶裂解酶Aly5的F5/8 C截短体对海藻酸钠的酶活力也低于野生型酶,说明F5/8 C型结构域在维持酶活力方面具有重要作用。

  如图5a所示,AlgL7及其截短体的最适反应pH值均为7.0,说明CBM和F5/8 C型结构域对酶的最适反应pH值无影响。褐藻胶裂解酶AlgH结构中F5/8 C型结构域也不改变酶的最适反应pH值。如图5b所示,截短体CD2在pH 3.0~6.0和8.0~11.0范围内的pH值稳定性高于AlgL7,表明CBM的去除提高了酶在酸性和碱性条件下稳定性。对褐藻胶裂解酶AlyL2-FL去除C端的CBM结构域,最适反应pH值由8.6降低至7.0,在pH 3.0~6.0范围内去除CBM的截短体保留酶活力远低于原始型酶。对褐藻胶裂解酶VxAly7B去除N端的CBM结构域,酶的最适反应pH值提高了0.6,在pH 3.0~6.0范围内残余酶活力略高于原始型酶。另外,本研究中图5b所示截短酶CD2相较于CD1在pH 3.0~6.0和10.0~11.0范围内pH值稳定性高于CD1,表明F5/8 C型结构域提高了酶在酸性和碱性条件下的稳定性。

  克隆表达了微泡菌ALW1来源的褐藻胶裂解酶全长酶AlgL7及其两个截短酶CD1(催化结构域)、CD2(包含F5/8 C型结构域和催化结构域)。酶学性质的比较分析显示,CBM结构域降低了酶的催化活性、热稳定性和Vmax值,但提高了酶与底物的亲和力;F5/8 C型结构域提高了酶的催化活性、最适反应温度、热稳定性和Vmax值,但降低了酶与底物的亲和力。截短体CD2的酶活力和热稳定性得到显著提高,能降解海藻酸钠生成聚合度低的褐藻胶寡糖二糖、三糖和四糖。本研究明确了非催化模块CBM和F5/8 C型结构域对褐藻胶裂解酶AlgL7酶学性质的影响,获得了具有优良性质的截短酶CD2,扩大该褐藻胶裂解酶的应用范围。