枯草芽孢杆菌优化表达蛋白质谷氨酰胺酶的研究

摘要

蛋白质谷氨酰胺酶（Protein-glutaminase,PG）作用于大分子蛋白质或其小侧链的谷氨酰胺，使其脱酰胺变成谷氨酸可提高蛋白质溶解性和乳化性，在食品行业应用广泛。PG来源于解朊金黄杆菌（Chryseobacterium proteolyticum），但原始解脘金黄杆菌菌株表达PG产量较低。为提高蛋白质谷氨酰胺酶表达水平，将来源于解朊金黄杆菌的蛋白质谷氨酰胺酶基因优化密码子，将密码子换成枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）偏爱密码子，再将密码子优化前后的PG基因分别连接至表达载体pBSA43，最后转化到枯草芽孢杆菌WB600中进行高效表达。结果显示，密码子优化前重组菌株的PG酶活力为1.83 U·mL^-1，优化后重组菌株的PG酶活力为2.91 U·mL^-1。为进一步提高PG表达水平，经响应面分析优化后，确定最佳发酵条件：发酵时间为62.3 h，发酵温度为32.5℃，培养基初始pH为7.24。在该条件下，密码子优化后重组菌株PG酶活力为5.76 U·mL^-1。来源于解朊金黄杆菌的蛋白质谷氨酰胺酶基因经密码子优化后，表达水平明显提高，为蛋白质谷氨酰胺酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达提供参考。

关键词

密码子优化 / 枯草芽孢杆菌 / 蛋白质谷氨酰胺酶 / 异源表达 / 响应面分析