优化耐酸耐温α淀粉酶在大肠杆菌的功能表达及其特性

本研究论文于2012年发表在《南京工业大学学报（自然科学版）》上，标题为"耐酸耐温α淀粉酶基因在大肠杆菌中的功能表达"。作者们通过对大肠杆菌与枯草芽孢杆菌的密码子偏好性进行了综合考虑，优化获得了一个名为amyCN1的耐酸耐温淀粉酶基因。该基因被成功地在大肠杆菌中实现了功能表达，产物为重组α淀粉酶（AMY1）。 AMY1的特性在实验中得到了深入研究。在最适宜的pH值5.5和最适温度75℃条件下，AMY1的表观米氏常数（Km）为20.93 g/L，这意味着它在这些条件下对底物淀粉的亲和力较高，而催化效率（kcat/Km）达到了98.20 L/(g.s)，显示出高效能。值得注意的是，低浓度的二价钴离子（1 mmol/L）能够提升30%的淀粉酶活力，这可能是由于钴离子对酶活性的激活作用。然而，Mn2+离子对酶活性有显著抑制作用，而Ca2+等其他金属离子的影响则相对较小。高浓度的EDTA（≥50 mmol/L）则表现出强烈的抑制效果，可能是因为它作为螯合剂干扰了酶的活性位点。 通过生物信息学分析，AMY1具有α淀粉酶家族的典型三维结构，拥有一个钙离子结合位点和五个锌离子结合位点，这对于酶的稳定性和活性至关重要。活性中心的催化氨基酸残基D198和E222位于β/α8桶的C端一侧，这是酶催化作用的关键区域。该酶的优秀低pH耐受性和耐高温特性使其在工业应用中具有重要意义，特别是对于木薯淀粉转化为燃料乙醇的同步发酵过程，如工业化液化与糖化过程中，这种酶的性能将有助于提高生产效率和降低成本。 总结来说，这项研究不仅揭示了amyCN1基因在大肠杆菌中的功能表达，还提供了关于其特性和应用潜力的关键信息，为淀粉酶在特定条件下的优化和工业应用提供了科学依据。