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嗜盐古菌胞外蛋白酶HlyA酶学性质及在鱼露发酵中的初步应用研究

摘要嗜盐古菌胞外蛋白酶通常具有嗜盐碱、耐高温、耐有机溶剂等特征,在工业上具有巨大应用潜力。本研究以低盐适应性嗜盐古菌Halococcussalifodinae的胞外蛋白酶HlyA为研究对象,探究HlyA在不同温度、盐度、pH下的稳定性及降解产物,比较HlyA和C端延伸区(C-terminalextension,CTE)缺失突变体HlyA△CTE的酶学性质,初步研究具有优良催化性能的HlyA△CTE作为外加酶对鱼露发酵的影响。<br>  HlyA在高温或低盐条件下自加工降解成稳定的产物。采用Escherichiacoli异源表达、镍柱亲和层析、体外复性及凝胶过滤层析,获得了纯度较高的HlyA。HlyA在低温、高盐、pH6.0-10.0下均具有良好的稳定性,但是,在40℃以上的高温或2MNaCl以下的低盐环境中会自加工降解成稳定的产物。蛋白质C端测序结果表明降解产物是CTE缺失、仅含催化结构域的HlyA△CTE。纯化的重组HlyA△CTE前体未能复性获得成熟酶,表明CTE在自催化成熟过程中发挥着重要作用。自剪切位点(P1和P1’)定点突变HlyAE421A和HlyAE421A+T422A对重组菌株Haloferaxvolcanii胞外上清液酶活没有显著影响,但是,成熟酶仍然会发生自剪切。<br>  HlyA△CTE是高稳定性、高活性的广适性蛋白酶。HlyA的降解产物HlyA△CTE在广泛的温度(-20-60℃)、盐度(0.5-4MNaCl)和pH(6.0-10.0)范围内均具有良好的稳定性。HlyA的最适反应条件为40-45℃、pH8.5,HlyA△CTE的最适反应条件为60℃、pH7.0。HlyA和HlyA△CTE在低盐条件(0.5-1.5MNaCl)下活性较高。与HlyA相比,HlyA△CTE的温度耐受性更好,在高温下具有更高的活性。K+、Ca2+、Mg2+和Sr2+促进HlyA和HlyA△CTE的酶活。HlyA和HlyA△CTE能够水解多种蛋白质底物,对DMSO、吐温20有较好的耐受性。HlyA△CTE最大反应速率Vmax是HlyA的2.1倍。<br>  HlyA△CTE能够促进鱼蛋白水解,提高鱼露游离氨基酸含量。模拟鱼露发酵过程中,外加HlyA△CTE的鱼露氨基酸态氮含量、TCA-多肽含量和蛋白酶活性均高于外加碱性蛋白酶、外加中性蛋白酶和未加酶的鱼露。外加HlyA△CTE的鱼露人体必需氨基酸和鲜味氨基酸含量最高,其游离氨基酸总量分别是外加碱性蛋白酶、外加中性蛋白酶及未加酶鱼露的1.4倍、1.9倍和3.0倍。<br>  综上,HlyA在高温或低盐环境中会自加工降解,降解产物HlyA△CTE具有优良的酶学性质,能够促进鱼露发酵中蛋白质的水解。本研究将为嗜盐古菌胞外蛋白酶应用于高盐发酵食品工业提供重要的理论依据。

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