摘要:酶工程是酶学与工程科学融合的综合性科学技术，是现代生物技术与未来生物经济的支柱。近年来，随着在合成生物学研究上的突破，作为合成生物学重要核心内容的酶工程研究受到重视与关注，为促进国内酶工程研究的发展，本期“酶工程专刊”介绍了我国酶工程专家与青年学者在新酶的发掘、酶的作用机制及酶的生产与应用方面所取得的最新进展。

摘要:酶的分子改造和重新设计是解决酶催化工业应用瓶颈的重要途径。基于融合蛋白设计的融合酶技术是分子酶工程的一个研究热点，已逐渐应用于多功能酶和酶靠近效应的构建与控制研究中，显示出重要的理论和应用研究价值。文中对近年来融合酶的分子设计策略和应用研究的进展进行了综述。首先介绍了融合酶的概念和特点，并对最近研究中出现的融合酶构建策略进行了归纳总结，重点阐述了不同种类连接肽对融合酶的影响及其可能机理。同时，对目前融合酶的应用研究进行了归纳和讨论。最后，结合本实验室的研究，指出了融合酶领域的关键问题并对其发展方向进行了探讨和展望。

摘要:氧化还原酶还原醛或酮生成各种手性醇或手性胺类化合物。然而，氧化还原酶的催化过程通常需要价格昂贵的烟酰胺类辅酶提供或接受电子，这严重阻碍了氧化还原酶的工业化进程。因此，如何降低辅酶的成本已成为生物催化领域的研究热点和关键问题。随着工业化应用的实际需求和研究工作的深入，各种解决辅酶问题的策略被相继提出，如构建体外辅酶再生系统，利用发酵工程与代谢工程等手段提高内源性辅酶利用率，研究和开发辅酶替代物等。文中对这些策略的研究概况进行简要介绍，并通过列举相关应用实例分析各自的优、缺点，为进一步拓展氧化还原酶的工业化应用提供借鉴和参考。

摘要:微生物蕴藏着大量具有工业应用潜力的生物催化剂。然而，传统培养方法只能从环境中获得不到1％的微生物。宏基因组学是通过提取某一特定环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库并对文库进行筛选，寻找和发现新的功能基因的一种方法。它绕过了微生物分离培养过程，成为研究环境样品中不可培养微生物的有力手段。因此，从宏基因组中挖掘新型生物催化剂一直倍受生物学家的关注。以下主要对宏基因组文库的样品来源、DNA 提取方法、文库的构建和筛选策略的选择这4个方面的研究状况进行了综述，列举了近年来利用宏基因组技术所获得的新型生物催化剂，并对其今后的研究方向提出了展望。

摘要:碱性淀粉酶是诸多碱性酶中的一种，指的是其最适稳定及反应pH值在碱性范围内，在碱性环境中可以保持稳定且可高效催化降解淀粉。碱性淀粉酶在纺织、洗涤剂、医药、食品等领域具有广泛应用。利用嗜碱微生物可以生产碱性淀粉酶。以下综述了碱性淀粉酶的发酵生产及其应用的研究进展。

摘要:克隆鱼腥藻PCC7120基因组中脂肪氧合酶 (ana-LOX) 基因，对该功能基因进行了定点突变研究，确定了ana-LOX的最短功能基因长度，构建原核重组表达载体，对重组ana-LOX进行了分离纯化和性质研究。从GenBank中搜索到鱼腥藻PCC7120基因组中含有LOX基因，通过序列分析和比对，发现LOX功能基因位于双功能酶AOS (单加氧酶) -LOX的C端，通过定点突变研究，证实了ana-LOX活性中心位点为His197、His202、His369、Asn373和Ile455。通过逐步缩短基因长度的策略，获得ana-LOX基因的最短功能基因长度为1 254 bp。构建的表达载体pET-32a/ana-LOX转化入BL21 (DE3) 宿主内，在低温16 ℃条件下的诱导表达，重组脂肪氧合酶活力可达6 750 U/mL。表达产物通过Ni-NTA亲和柱进行分离纯化，比活达到11.4×104 U/mg蛋白，酶活回收率为60.89％。重组ana-LOX最适反应温度45 ℃，最适反应pH 6.0，在常温下具有较好的稳定性，金属离子Fe2+、Mg2+、Ca2+对该酶存在明显的激活作用，而Fe3+和Cu2+对该酶有强烈的抑制作用。重组ana-LOX能够改善面团的显微结构。该研究获得了高效表达重组ana-LOX，为实现其在食品加工中的应用提供了参考。

摘要:稀少糖是自然界中含量稀少、化学合成困难的一类低热量单糖。D-阿洛糖是一种重要的稀少己醛糖，其具有减少活性自由基、抑制癌细胞增殖等独特的生理学功能。因此，以微生物发酵生产D-阿洛酮糖-3-差向异构酶 (DPE) 和L-鼠李糖异构酶 (L-RhI) 转化生产D-阿洛糖，成为近几年来国际研究的热点之一。文中分别克隆了来源于解纤维梭菌Clostridium cellulolyticum H10的DPE基因以及来源于枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis 168的L-RhI基因，并分别使其在宿主菌B. subtilis及大肠杆菌Escherichia coli BL21 (DE3)中得到了表达。进一步利用镍亲和层析和阴离子交换色谱等手段对这两种酶进行了纯化，并对这两种纯化后酶的转化能力进行了分析测定。结果表明，以D-果糖为原料利用两种异构酶依次转化获得D-阿洛酮糖及D-阿洛糖，其两步转化效率分别为27.34％和34.64％。

摘要:探索获得优良的新型普鲁兰酶基因，丰富普鲁兰酶理论，对实现普鲁兰酶国产化具有重要意义。分析GenBank数据库中蜡样芽胞杆菌假定Ⅰ型、Ⅱ型普鲁兰酶基因序列，从实验室保藏的蜡样芽胞杆菌Bacillus cereus GXBC-3中克隆得到3个普鲁兰酶基因pulA、pulB、pulC，并分别导入大肠杆菌进行胞内诱导表达。纯化重组酶酶学性质研究表明重组酶PulA能水解α-l,6-和α-l,4-糖苷键，为Ⅱ型普鲁兰酶，以普鲁兰糖为底物时，最适反应温度及pH分别为40 ℃和6.5，比活力为32.89 U/mg；以可溶性淀粉为底物时，最适反应温度及pH分别为50 ℃和7.0，比活力为25.71 U/mg。重组酶PulB和PulC二者均只能水解α-l,6-糖苷键，为I型普鲁兰酶，以普鲁兰糖为底物时，其最适反应温度及pH分别为45 ℃、7.0和45 ℃、6.5，比活力分别为228.54 U/mg和229.65 U/mg。

摘要:将葡萄糖氧化酶 (GOD) 在最适pH条件下冻干后，以戊二醛活化的壳聚糖为载体，分别在传统水相和1,4-二氧六环、乙醚、乙醇三种不同的有机相中进行共价固定化。通过比较水相固定化酶和有机相固定化酶的酶比活力、酶学性质及酶动力学参数，考察酶在有机相中的刚性特质对酶在共价固定化过程中保持酶活力的影响。结果表明，戊二醛浓度为0.1％、加酶量为80 mg/1 g载体、含水1.6％的1, 4-二氧六环有机相固定化GOD与水相共价固定化GOD相比，酶比活力提高2.9倍，有效酶活回收率提高3倍；在连续使用7次后，1,4-二氧六环有机相固定化GOD的酶活力仍为相应水相固定化酶的3倍。在酶动力学参数方面，不论是表观米氏常数，最大反应速度还是转换数，1,4-二氧六环有机相固定化的GOD (Kmapp=5.63 mmol/L，Vmax=1.70 μmol/(min·mg GOD)，Kcat=0.304 s-1) 都优于水相共价固定化GOD (Kmapp=7.33 mmol/L，Vmax=1.02 μmol/(min·mg GOD)，Kcat=0.221 s-1)。因此，相比于传统水相，GOD在合适的有机相中进行共价固定化可以获得具有更高酶活力和更优催化性质的固定化酶。该发现可能为酶蛋白在共价固定化时因构象改变而丢失生物活性的问题提供解决途径。

摘要:低温脂肪酶在低温条件下仍具有较高活性，在食品添加剂、洗涤添加剂及有机合成等产业具有非常独特的应用前景。从低温菌株中分离低温脂肪酶基因是开发新的低温脂肪酶的有效手段。首先利用油脂同化平板与三丁酸甘油酯-维多利亚蓝平板从冰川土样中筛选分离获得一株具有较高脂肪酶活性的真菌，18S rDNA鉴定其属于青霉属，命名为Penicillium sp. XMZ-9。根据真菌脂肪酶多序列比对获得的保守区，设计简并引物，利用降落PCR与染色体步移的方法从Penicillium sp. XMZ-9中克隆到2个完整的脂肪酶基因，分别记为LipA与LipB。LipA全长1 014 bp，无内含子，编码337个氨基酸。而LipB全长1 232 bp，cDNA长1 122 bp，含有2个内含子，编码373个氨基酸。将两基因的cDNA序列克隆到pET30a (+) 载体上，转化大肠杆菌Escherichia coli BL21 (DE3)。经低温诱导表达后，LipA大部分表达为包涵体，包涵体经复性后具有脂肪酶活性，并表现出低温适应性；LipB则大部分表达为可溶性蛋白，Ni-亲和层析柱纯化后，其亦具有低温脂肪酶活性。青霉菌株XMZ-9的获得与低温脂肪酶的克隆表达研究，为研究低温菌株与低温酶的适冷机制提供了宝贵的资源，也为进一步开发利用低温脂肪酶奠定了基础。

摘要:3-羟基丙酸是一种潜在的重要化工产品，可作为中间体合成多种有经济价值的工业用化合物。文中利用氧化葡萄糖酸杆菌生物催化1,3-丙二醇合成3-羟基丙酸。首先在50 mL摇瓶中 (转化体系为10 mL) 考察细胞加入量、底物和产物浓度等对催化反应的影响。在此基础上，在2 L鼓泡塔中 (转化体系为1 L)，采取适当的补料方式和生物转化与分离相耦合的手段解除抑制，以提高目标产物终浓度。结果表明：高底物和产物浓度通过降低反应初速度抑制转化的进行，并确定了最佳催化反应条件为6 g/L菌体量，pH 5.5。利用流加补料方式维持反应体系中底物浓度在15~20 g/L，经过60 h的反应，3-羟基丙酸的浓度达到60.8 g/L，生产强度为1.0 g/(L·h)，转化率为84.3％。采用生物转化与分离相耦合的方法，经过50 h的转化反应，3-羟基丙酸的总产量达76.3 g/L，生产强度为1.5 g/(L·h)，转化率83.7％。研究结果对利用氧化葡萄糖酸杆菌的不完全氧化醇类化合物特性实现其在工业生物催化中的应用具有一定的指导意义。

摘要:精氨酸脱亚胺酶 (ADI) 是一种针对精氨酸缺陷型癌症 (如：肝癌、黑素瘤) 的新药，目前处于临床三期试验。文中通过定点突变技术分析了精氨酸脱亚胺酶的特定氨基酸位点对酶活力的影响机制。针对已报道的关键氨基酸残基A128、H404、I410，采用QuikChange法进行定点突变，获得ADI突变株M1 (A128T)、M2 (H404R)、M3 (I410L) 和M4 (A128T/H404R)。将突变株在大肠杆菌BL21 (DE3) 中进行重组表达，并对纯化获得的突变蛋白进行酶学性质研究。结果表明，突变位点A128T和H404R对ADI最适pH的提高，生理中性 (pH 7.4) 条件下的酶活力和稳定性的提高，以及Km值的降低均具有显著的作用。研究结果为阐明ADI的酶活力影响机制和蛋白质的理性改造提供了一定的依据。

摘要:

摘要:

摘要: