密码子优化的吡喃糖氧化酶基因在毕赤酵母中的表达

摘要

吡喃糖氧化酶(pyranose oxidase,PROD,简称P2O)在木质素降解、碳水化合物的生物转化合成中具有重要作用,还应用于生物燃料电池、生物传感器以及临床诊断分析中。本实验室进行了吡喃糖氧化酶在毕赤酵母中的高效表达及酶学性质研究,为以后吡喃糖氧化酶的工业化高效生产提供理论依据。利用生物技术方法,基于毕赤酵母密码子偏好性优化吡喃糖氧化酶基因密码子。通过基因外源表达技术构建吡喃糖氧化酶重组毕赤酵母GS115菌株以实现吡喃糖氧化酶的高效表达,并对重组吡喃糖氧化酶的酶学性质进行研究。优化高产重组菌株的发酵条件,在10 L发酵罐中进行扩大培养。结果显示,吡喃糖氧化酶密码子优化后,其在毕赤酵母中实现了高效表达。在10 L发酵罐经过132 h诱导表达后,酶活达220 U/mL。酶学性质研究发现:重组吡喃糖氧化酶最适作用温度为55℃,在不超过60℃条件下热稳定性良好。该酶作用的最适pH为6.5,在pH 5-9条件下,其相对酶活高于50%。P2O在较广的pH范围内均表现出较高的稳定性,尤其是对碱性条件有较强的耐性。金属离子Cu^(2+)对酶活的抑制作用较大。底物特异性检测结果显示,该重组酶的最适底物为D-葡萄糖。该研究成功构建了密码子优化的吡喃糖氧化酶的重组表达质粒pPIC9K-P2O,并在毕赤酵母中实现了高效表达。