mRNA翻译起始区二级结构优化提高(R)-羰基还原酶的表达及催化效率

Improved expression and catalytic efficiency of (R)-carbonyl reductase in Escherichia coli by secondary structure optimization of mRNA translation initiation region

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摘要为了提高近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis CCTCC M203011)的(R)-羰基还原酶在大肠杆茵中的表达水平及催化效率,对酶编码基因mRNA翻译起始区中+1～+78区进行二级结构的优化,并构建了相应的突变体.优化后mRNA翻译起始区的发夹结构明显减少,自由能显著下降(由原始的-9.5 kcal/mol降至-5.0 kcal/mol),使酶蛋白的表达水平及粗酶比活力分别比优化前提高了4～5倍和61.9%.在高底物浓度(5.0 g/L 2-羟基苯乙酮)下,优化突变株不对称转化效率较高,产物(R)-苯基乙二醇的光学纯度和产率分别为93.1%e.e.和81.8%,比优化前提高了27.5%和40.5%.研究结果表明:优化mRNA翻译起始区的二级结构,克服蛋白翻译启动的空间位阻,不仅能促进翻译的顺利进行,使目标蛋白得到高效表达,而且有利于蛋白空间结构的正确折叠,有效提高酶蛋白活力及生物催化功能.