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阿魏酸脱羧酶的异源表达及酶学性质表征OA

Heterologous expression and characterization of enzymatic properties of ferulic acid decarboxylase

中文摘要英文摘要

阿魏酸脱羧酶(ferulic acid decarboxylase,FDC)可以生物催化阿魏酸生成广泛应用于食品、医药、化妆品等行业的4-乙烯基愈创木酚.为研究来源于非酿酒酵母中FDC的酶学性质和催化功能,从美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中筛选出异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)中阿魏酸脱羧酶XM,实现在毕赤酵母中的异源表达.阿魏酸脱羧酶XM与4种酸(咖啡酸、阿魏酸、对香豆酸和芥子酸)进行分子对接,预测5种氨基酸残基(酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸)可能改变阿魏酸脱羧酶XM的功能.结果表明,该重组蛋白在摇瓶中和在发酵罐中诱导84 h后的酶活力分别为(19.72±0.32)IU/mg和(136.39±2.94)IU/mg.重组酶在40℃和pH 6.0下显示出最大活力.该酶具有广泛的底物特异性,能够在底物浓度为4 mmol/L的条件下高效脱羧4种酸.咖啡酸、阿魏酸、对香豆酸和芥子酸为底物的动力学常数Km的值分别为(151.94±9.30)、(133.70±5.62)、(152.09±5.33)、(170.89±8.76)μmol/L;Vmax值分别为(156.23±2.19)、(158.16±1.52)、(156.86±1.14)、(128.64±0.96)IU/mg.该研究可为进一步深入探究阿魏酸脱羧酶XM的催化机制奠定基础.

Ferulic acid decarboxylase(FDC)can biocatalyze ferulic acid to produce 4-vinylguaiacol,which was widely used in food,medicine,cosmetics and other industries.To study the enzymatic properties and catalytic function of ferulic acid decarboxylase from non-Saccharomyces yeasts,ferulic acid decarboxylase XM from Wickerhamomyces anomalus was screened from the National Center for Biotech-nology Information(NCBI)database to achieve heterologous expression in Pichia pastoris.Molecular docking of ferulic acid decarboxylase XM with four acids(caffeic,ferulic,p-coumaric,and sinapic acids)predicted five amino acid residues(tyrosine,phenylalanine,histi-dine,glutamine,and glutamate)that might change the function of ferulic acid decarboxylase XM.The results showed that the enzyme ac-tivity of the recombinant protein were(19.72±0.32)IU/mg and(136.39±2.94)IU/mg in shake flasks and in fermenters after 84 h of induction,respectively.The recombinant enzyme showed maximum activity at 40 ℃ and pH 6.0.The enzyme had broad substrate specific-ity and was able to efficiently decarboxylate four acids at a substrate concentration of 4 mmol/L.The Km values of caffeic acid,ferulic acid,p-coumaric acid,and sinapic acid were(151.94±9.30),(133.70±5.62),(152.09±5.33),and(170.89±8.76)μmol/L,respectively,and the Vmax values were(156.23±2.19),(158.16±1.52),(156.86±1.14)and(128.64±0.96)IU/mg,respec-tively.This study laid a foundation for further exploring the catalytic mechanism of ferulic acid decarboxylase XM.

丁合霞;杨威;曾茂蝶;李炫辰;程迈;黄卫泉;邱树毅;周剑丽

贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州 贵阳,550000||贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳,550000贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州 贵阳,550000||贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳,550000贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州 贵阳,550000||贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳,550000贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州 贵阳,550000||贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳,550000贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州 贵阳,550000||贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳,550000贵州省酿酒工业协会,贵州 贵阳,550000贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州 贵阳,550000||贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳,550000贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州 贵阳,550000||贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳,550000

阿魏酸脱羧酶异源表达酶学性质底物特异性动力学常数

ferulic acid decarboxylaseheterologous expressionenzymatic propertiessubstrate specificitykinetic constants

《食品与发酵工业》 2026 (5)

156-164,9

贵州省科技计划项目(黔科合基础-ZK[2022]一般190)

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042126

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