极耐热性乳酸脱氢酶高效表达、纯化及酶学性质
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江苏省高校自然科学基金 (No. 11KJB80005),国家自然科学基金 (No. 41306139) 资助。


Expression, purification and characterization of a thermostable lactate dehydrogenase from Thermotoga maritima
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Fund Project:

Natural Science Foundation of Colleges and Universities of Jiangsu Province (No. 11KJB80005),National Natural Science Foundation of China (No. 41306139).

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    摘要:

    从海栖热袍菌扩增出编码乳酸脱氢酶的基因并将其插入热激载体pHsh构建表达质粒,在大肠杆菌Escherichia coli中进行表达产生极耐热性乳酸脱氢酶Tm-LDH。基因表达产物通过热处理,可以一步获得接近电泳纯的重组酶。酶学性质研究表明,Tm-LDH的最适反应温度为95 ℃,最适pH 7.0;纯酶在90 ℃的半衰期为2 h,在pH 5.5–8.0之间最稳定;SDS-PAGE结果显示分子量为33 kDa,与理论推算值相吻合。以丙酮酸和NADH为底物时,相对于丙酮酸的Km值1.7 mmol/L,Vmax为3.8×104 U/mg;相对于NADH的Km值7.2 mmol/L,Vmax值为1.1×105 U/mg。Tm-LDH基因在T7载体中未能实现高效表达,但是在热激载体pHsh中得到了可溶性超量表达,表达水平达到340 mg/L。该酶在65 ℃反应条件下,活性达到最高活性的50%,并能保持活性不变,这使该酶能够与常温酶匹配,在辅酶NAD再生体系的建立中具有广泛的用途。

    Abstract:

    The gene encoding thermostable lactate dehydrogenase (Tm-LDH) was cloned into the plasmid pHsh from Thermotoga maritima, and expressed in Escherichia coli JM 109. The recombinant protein was purified to homogeneity by a simple step, heat treatment. The recombinant enzyme had a molecular mass of 33 kDa. The optimal temperature and pH of Tm-LDH were observed 95 ℃ and 7.0. The purified enzyme had a half-life of 2 h at 90 ℃, and exhibited better stability over a pH range from 5.5 to 8.0. The Km and Vmax values were 1.7 mmol/L, 3.8×104 U/mg of protein for pyruvate, and 7.2 mmol/L and 1.1×105 U/mg for NADH, respectively. The expression of Tm-LDH in T7 system could not obtain high efficiency, but it has been soluble over-expression in pHsh system and reached 340 mg/L. The superior stability and productivity of Tm-LDH will lay the foundation of its industrial-scale fermentation and application in the NAD regeneration.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

钱国军,陈彩平,翟如英,邵蔚蓝,梅艳珍. 极耐热性乳酸脱氢酶高效表达、纯化及酶学性质[J]. 生物工程学报, 2014, 30(4): 545-553

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  • 收稿日期:2013-09-03
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  • 在线发布日期: 2014-04-02
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