摘要L-天冬氨酸氧化酶(L-aspartate oxidase,LASPO,EC1.4.3.16)是一类以黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD,flavin adenine d inucleotide)为辅因子的黄素氧化酶,从序列同源性上归属于琥珀酸脱氢酶/延胡索酸还原酶家族。该酶以L-天冬氨酸为底物,生成草酰乙酸,氨气以及过氧化氢。在原核生物体内,该酶是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD,nicotinamideadenine dinucleotide)从头合成的第一个酶,可以利用氧气或者延胡索酸作为质子受体,保证菌体在有氧或者无氧条件下的生长。由于L-天冬氨酸氧化酶独有的酶学性质,其在L-氨基酸的定量分析,生物传感器,DL-氨基酸的拆分等方面具有极好的应用潜力。<br> 本论文将来源于嗜热古菌Sulfolobus tokodaii的L-天冬氨酸氧化酶基因进行全基因合成,通过分子克隆技术,构建pET-28a-LAO重组质粒,转化BL21(DE3)菌株并进行表达。通过镍亲和层析柱以及离子交换柱进行分离提纯,获得纯度较高的L-天冬氨酸氧化酶。测定含有辅因子FAD的纯酶占酶总量比例为30%,酶活为0.12 U/mg。证明破碎时FAD的添加并不会提高蛋白的可溶表达量,但添加的FAD会牢固的结合在蛋白分子中,使得到的纯酶酶活力可以达到0.6 U/mg。同时测定一系列酶的性质,测定全酶的Km值为1.08mM。在最适pH10,最适温度60℃的条件下达到最大活性为7U/mg。测定了钾盐,钠盐,甘油,咪唑以及PEG对于酶活力测定的影响。通过序列比对,发现保守位点His212可能为底物结合的关键位点,将该位点组氨酸突变为His212G,His212A,His212V,His212F,His212W和His212Y等,发现突变体活力降低,并且Km值升高,同时,证明除了天冬酰胺以外,以上突变体对于其他的18种L-氨基酸并没有活性。以上证据表明该位点的侧链咪唑基团对于L-天冬氨酸的结合具有重要作用,<br> 后续,针对该酶包涵体表达的问题,进行了包涵体复性条件的初步摸索,测定了不同变性剂,盐浓度,金属离子,氨基酸以及其他亲水化合物对于复性的影响。证明200 mMNaCl或者500 mM KCl的盐离子浓度下,含有400 mM咪唑的变性蛋白浓度低于1 mg/ml的时候透析复性活性高于其他条件。在透析复性后获得了有活性的全酶,复性效率为15%,比酶活为0.16 U/mg。<br> 本研究实现了L-天冬氨酸氧化酶的表达纯化,并首次实现了复性表达,验证了关键残基对于底物L-天冬氨酸的作用。为解决该类酶在异源表达量低这一困难提供了新的思路和方法,为后续的进一步研究提供了坚实前期基础。
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