理性设计提高末端脱氧核苷酸转移酶在大肠杆菌中的可溶性表达

摘要

末端脱氧核苷酸转移酶（Terminal deoxynucleotidyl Transferase,TdT）是一种非模板依赖性的DNA聚合酶，可催化DNA的从头合成，具有重要的应用价值。为提高重组TdT在大肠杆菌中的可溶性表达水平，采用理性设计策略，以白喉带鹀（Zonotrichia albicollis,Za）来源的鸟类TdT(ZaTdT)为研究对象，针对蛋白N端线性区域131～149位的疏水性氨基酸，选用酸性、碱性、中性和小侧链4类亲水性氨基酸，对其进行定点突变获得突变体。与野生型重组蛋白ZaTdT-B相比，所获得的8个突变体的可溶性表达水平均有所提高，其中，以碱性氨基酸精氨酸（Arg）和赖氨酸（Lys）分别替换疏水性氨基酸的突变体TdT-RK和TdT-KR效果最佳，最适诱导温度从16℃提高至23℃，且酶活未受影响。在摇瓶中诱导表达时，TdT-KR的可溶性蛋白产量最高，达到283.7 mg/L，较野生型提高了1.6倍。在5 L发酵罐中，基于摇瓶诱导条件进行验证，TdT-KR的可溶性蛋白产量达到2.7 g/L，为野生型产量的2.3倍，发酵周期缩短4 h，为TdT的高效生产奠定了基础。

关键词

末端脱氧核苷酸转移酶 / 理性设计 / 疏水性氨基酸 / 可溶性表达 / 大肠杆菌