谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶在Yarrowia lipolytica中的活性表達(dá)

任蕊蕊,劉 松,李江華,堵國(guó)成,陳 堅(jiān)

(1.江南大學(xué) 生物工程學(xué)院，無(wú)錫 214122；2.江南大學(xué) 工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，無(wú)錫 214122)

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(EC 2.3.2.13,Transglutaminase,TGase)可以催化肽鏈中的谷氨酰胺殘基中的γ-羧酰胺基與酰基受體發(fā)生轉(zhuǎn)酰基反應(yīng)，從而使蛋白質(zhì)或多肽之間發(fā)生共價(jià)交聯(lián)[1]。基于特殊的催化反應(yīng)，TGase可使蛋白質(zhì)與賴氨酸交聯(lián)，提升食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[2]；也可改善蛋白類食品功能的特性，如持水性、黏性、乳化穩(wěn)定性，減少儲(chǔ)藏?fù)p失和烹飪損失[3]。因此，TGase在食品加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，TGase在生物技術(shù)研究和醫(yī)藥[4-7]、紡織業(yè)[8]及皮革加工[9]等領(lǐng)域亦展現(xiàn)了較大的應(yīng)用前景。

基于N-端酶原區(qū)對(duì)折疊與分泌的重要影響[10-11]，TGase通常以無(wú)活性的酶原(pro-TGase)形式在異源宿主中表達(dá)，再經(jīng)體外蛋白酶切除酶原區(qū)后才得到活性TGase[12-13]。顯然，這種TGase表達(dá)策略不利于工業(yè)化生產(chǎn)。近年來(lái)異源表達(dá)活性TGase的策略主要有兩種：pro-TGase與活化蛋白酶共表達(dá)；酶原與成熟TGase共表達(dá)。Kikuchi等[14]在谷氨酸棒桿菌(Corynebacteriumglutamicum)中共表達(dá)pro-TGase與蛋白酶SAM-P45，活性TGase產(chǎn)量達(dá)到142 mg/L。Yurimoto等[15]與李鵬飛等[16]分別在甲醇營(yíng)養(yǎng)型酵母(Methylotrophicyeasts)和畢赤酵母(Pichiapastoris)中共表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了活性TGase的分泌。

盡管研究者已成功獲得TGase在C.glutamicum和P.pastoris等宿主菌中的活性表達(dá)，但總體產(chǎn)酶水平不高。解脂耶氏酵母(Yarrowialipolytica)為食品安全菌[17]，發(fā)酵中不需誘導(dǎo)或添加抗生素，能用于食品和藥品相關(guān)酶或蛋白的生產(chǎn)[18]。本研究擬以Y.lipolytica為宿主，通過(guò)共表達(dá)茂源鏈霉菌(Streptomycesmobaraensis)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶激活金屬蛋白酶(TAMEP)[12-13,19]及在TGase N-端插入宿主Kex2蛋白酶識(shí)別位點(diǎn)(KR)[20]，實(shí)現(xiàn)活性TGase高效分泌表達(dá)。……