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首页 > 过刊浏览>2024年第43卷第11期 >106-114. DOI:10.12441/spyswjs.20230211003
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石油热袍菌来源的塔格糖4-差向异构酶在大肠杆菌中的重组表达及全细胞固定化研究
CSTR:
作者:
作者单位:

1.江南大学生物工程学院，江苏 无锡 214122;2.江南大学工业生物技术教育部重点实验室，江苏 无锡 214122;3.江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室，江苏 无锡 214122;4.江南大学教育部食品安全国际合作联合实验室，江苏 无锡 214122

作者简介:

通讯作者:

吴敬（1969—），女，博士，教授，博士研究生导师，主要从事基因工程高效表达系统的构建、酶制剂的蛋白质工程改造以及基因水平的代谢工程菌种改造。E-mali：jingwu@jiangnan.edu.cn

中图分类号:

基金项目:

国家“十四五”重点研发计划项目（2022YFC2104900）；国家自然科学基金项目（32101884）；2022年度德州市重大科技创新工程项目。


Recombinant Expression and Whole-Cell Immobilization of Tagatose 4-Epimerase from Thermotoga petrophila in Escherichia coli
Author:
Affiliation:

1.School of Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China;2.Key Laboratory of Industrial Biotechnology Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, China;3.State Key Laboratory of Food Science and Resources, Jiangnan University, Wuxi 214122, China;4.International Joint Laboratory on Food Safety, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

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    摘要:

    D-塔格糖是一种具有多种生理功能的稀少糖，但其现有生物制备方法存在底物成本高、供应不稳定等缺陷。来源于石油热袍菌（Thermotoga petrophila）的塔格糖酮酸3-差向异构酶（tagaturonate 3-epimerase）经过分子改造后，能够以D-果糖为底物经差向异构反应合成D-塔格糖，该突变体被命名为塔格糖4-差向异构酶（tagatose 4-epimerase，T4E）。作者通过在T4E的N端添加T7 tag，使其在大肠杆菌（Escherichia coli， E. coli）BL21 （DE3）中成功表达并测定了T4E的酶学性质，优化了T4E催化D-果糖合成D-塔格糖的生物转化条件，同时对异源表达T4E的E. coli BL21 （DE3）重组细胞进行硅藻土-海藻酸钠固定化研究。结果表明，在最适条件下，以300 g/L的D-果糖为底物，反应4 h后其平衡转化率可达25%。与游离细胞中的T4E相比，经全细胞固定化后的T4E热稳定性显著提高，可连续反应7个批次，具有较高的工业应用价值。

    Abstract:

    D-tagatose is a rare sugar with multiple physiological functions, but its current biological production methods face challenges such as high substrate costs and unstable supply. After molecular modification, the tagatoronate 3-epimerase from Thermotoga petrophila can synthesize D-tagatose through epimerization reaction with D-fructose as substrate, and this mutant is denoted as tagatose 4-epimerase (T4E). This study successfully expressed T4E in Escherichia coli BL21 (DE3) through fusion of T7 tag to its N-terminal, characterized its enzymatic properties, and optimized the bioconversion conditions for the synthesis of D-tagatose from D-fructose catalyzed by T4E. Meanwhile, the immobilization of recombinant E. coli BL21 (DE3) cells expressing heterologous T4E using diatomaceous earth-sodium alginate was studied. The results showed that under optimal conditions, the equilibrium conversion rate could reach 25% after 4 h of reaction with 300 g/L D-fructose as the substrate. Compared with the T4E in free cells, the whole-cell immobilized T4E exhibited significantly improved thermal stability, enabling continuous reaction for seven batches and demonstrating high industrial application potential.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

郭雪红,刘展志,许滢,吴敬.石油热袍菌来源的塔格糖4-差向异构酶在大肠杆菌中的重组表达及全细胞固定化研究[J].食品与生物技术学报,2024,43(11):106-114.

GUO Xuehong, LIU Zhanzhi, XU Ying, WU Jing. Recombinant Expression and Whole-Cell Immobilization of Tagatose 4-Epimerase from Thermotoga petrophila in Escherichia coli[J]. Journal of Food Science and Biotechnology,2024,43(11):106-114.

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  • 收稿日期:2023-02-11
  • 最后修改日期:2023-03-07
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  • 在线发布日期: 2025-02-21
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