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绿藻来源光脱羧酶McFAP的挖掘及其中短链脂肪酸选择性脱羧机制研究
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作者 马云建 仲宣儒 +4 位作者 吴斌 蓝东明 张皓 Frank Hollmann 王永华 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期160-170,共11页
利用脂肪酸脱羧制备烃类生物燃料是开发可再生能源的有效途径.相比于传统化学法,生物酶法具备高效、能耗低及环境友好等优势,更具有工业应用前景.光脱羧酶(FAP)是一类专一性强,催化效率高,催化过程无需额外添加昂贵辅因子,仅需利用蓝光... 利用脂肪酸脱羧制备烃类生物燃料是开发可再生能源的有效途径.相比于传统化学法,生物酶法具备高效、能耗低及环境友好等优势,更具有工业应用前景.光脱羧酶(FAP)是一类专一性强,催化效率高,催化过程无需额外添加昂贵辅因子,仅需利用蓝光即可将脂肪酸转化为烷(烯)烃的光驱动酶,在烃类生物燃料的高效可持续生物合成领域具有应用潜力.目前已报道的有偏好催化C12-C20链长脂肪酸的光脱羧酶,但其底物选择性机制尚未被深入探究.本文挖掘了来源于绿藻Micractinium conductrix的光脱羧酶Mc FAP,并开展了异源表达及制备、酶学性质表征、催化特性及底物选择性机制等研究.利用全基因合成技术获得了来源于绿藻Micractiniumconductrix假定的光脱羧酶基因序列mcfap,同时构建了N端缺失突变体Mc FAP-S(缺失1-550位氨基酸).在大肠杆菌中实现了Mc FAP-S的异源表达.重组的Mc FAP-S对链长为6-18的饱和直链脂肪酸均有脱羧活性,偏好中链脂肪酸,最适底物为正辛酸(C8:0)(转化率>99%).相同条件下,Mc FAP全细胞催化软脂酸(C16:0)脱羧的转化率是Cv FAP(来源于Chlorella variabilis)的1.7倍.重组的Mc FAP-S催化正辛酸脱羧的最适反应温度为40℃,孵育6 h后残余酶活力为70.2%;最适p H值为8.0,孵育5 d后残余酶活力为65.4%;对甲醇,DMSO等有机溶剂及Ni^(2+),Ca^(2+)等金属离子具有良好的耐受性;4℃避光条件下储存10 d残余酶活力为76.7%.考察了不同波长光对Mc FAP-S酶活力的影响,结果表明,红光照射3 h后Mc FAP-S残余酶活力为97.2%;在可见光照射下Mc FAP-S与正辛酸共孵育3 h后残余酶活力>99%.Mc FAP-S在30°C,p H 9.0,加酶量为60μmolL-1的条件下催化正辛酸脱羧,反应30 min后转化率为95.3%.构建了Mc FAP-S三维结构模型,通过与Cv FAP的三维结构对比分析,推测底物通道口大小对Mc FAP-S底物选择性有重要影响,根据二者对不同链长底物结合位置的区� 展开更多
关键词 光脱羧酶 McFAP 异源表达 脂肪酸 烃类生物燃料
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