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天津工业生物所等α-转移葡萄糖苷酶的筛选优化及高效表达研究获进展

来源:天津工业生物技术研究所 日期: 2014年06月04日

 

α-转移葡萄糖苷酶(α-transglucosidase E.C.2.4.1.24)可专一性地切开糖类底物中非还原端的α-1、4糖苷键,释放出葡萄糖,或将游离出的葡萄糖残基以α-1、6糖苷键转移到另一个糖类底物上,得到非发酵性的低聚异麦芽糖(IMO,其包括异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖及四糖以上的低聚糖)、糖脂或糖肽等。该酶是工业上生产IMO的必需酶制剂之一,具有巨大的应用价值。目前,国内α-转移葡萄糖苷酶的用量虽然很大,但由于成本过高而难以实现工业化生产,仍然依赖进口,这些限制因素也导致国内IMO的生产受到严重制约。本领域亟需获得高活性的α-转移葡萄糖苷酶及其相应的稳定、高产的生产菌株。  

中科院天津工业生物技术研究所研究员王华明研究组与青岛蔚蓝生物集团合作,基于黑曲霉表达系统,筛选得到了4株稳定、高效表达α-转移葡萄糖苷酶的生产菌株。科研人员初期将来源于土曲霉、棒曲霉、烟曲霉、黑曲霉的α-转移葡萄糖苷酶基因分别转化到本实验室自主构建的黑曲霉宿主菌中,获得4株黑曲霉重组菌株At、Ac、Af和An。发酵样品进行应用实验测定,测试在不同温度下生产的总糖产品中IMO的含量。结果显示Af在60度和65度条件下,均优于标杆产品(见图)。后以At、Af、An为出发菌株,分别经过紫外诱变筛选及摇瓶发酵优化,最终得到3株高产α-转移葡萄糖苷酶的黑曲霉突变菌株Atm(CGMCC No.8469)、Afm(CGMCC No.8470)、Anm(CGMCC No.8541)。较之出发菌株,突变菌酶活分别提高了58% 、54% 和54%,酶活分别可达14952U/ml、6699U/ml和23709 U/ml。  

该研究利用黑曲霉高效表达系统,通过传统诱变的方法筛选多分支、短分支的突变菌株,最终获得稳定性好、α-转移葡萄糖苷酶产量高的黑曲霉工程菌株,为其工业化生产奠定基础,以适应IMO生产工艺的需求,从而弥补现有技术的不足。该研究得到中国科学院十二五基础前沿专项“微生物制造关键技术的开发与应用-黑曲霉高效蛋白质表达系统的设计与构建”和青岛蔚蓝生物集团有限公司的赞助。该公司与中科院天津工业生物技术研究所成立了联合实验室。本研究的相关成果已联合青岛蔚蓝生物集团共同申请了五项中国专利,天津工业生物所的王华明研究员和訾祯祯助理研究员为专利发明人。