灵芝多糖糖供体合成途径中关键酶的异源表达及其酶学性质

摘要：

[背景]灵芝多糖(Ganoderma lucidum polysaccharide,GLP)是一种具有多种生物活性的大分子物质,已有研究者通过发酵调控优化或菌种改良使灵芝多糖产量得到一定的提高.但由于灵芝多糖糖供体合成途径并未完全明晰,其中关键酶特性解析也不完善,使得灵芝多糖产量的大幅度提高仍存在瓶颈.[目的]通过异源表达大量制备灵芝中含量较少的磷酸葡萄糖变位酶(Phosphoglucomutase,PGM)、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPG)和磷酸甘露糖异构酶(Phosphomannose isomerase,PMI),并分别探究和比较其酶学性质,深入了解灵芝多糖的糖供体合成途径中关键酶的特性信息,为灵芝多糖合成发酵策略的高效制定提供依据.[方法]以灵芝菌株CGMCC 5.26的 cDNA为模板,克隆得到关键酶基因 gl-pgm 、gl-ugpg和 gl-pmi,分别在 E.coli BL21(DE3)中诱导表达,产物通过 Co-NTA树脂纯化后进行酶学性质研究.[结果]纯化酶 GLpgm 、GLugpg 和GLpmi均在 E.coli中实现大量表达.GLpgm的最适反应 pH为 8.5,GLugpg和 GLpmi的最适 pH同为 7.5;GLpgm、GLugpg和 GLpmi最适反应温度依次为 35 、40和 30℃;1 mmol/L的 Ag+和Cu2+对 3种酶均具有强烈抑制作用,Mn2+、Mg2+对 GLpgm和 GLpmi均有激活作用,其中 Mn2+对GLpgm的激活作用高达 2.7倍.GLpgm、GLugpg和 GLpmi的 kcat/Km值分别为 196.08 、818.60和1105.22mmol/(L·s).[结论]在最适反应 pH、温度及金属离子作用方面,GLpgm、GLugpg和 GLpmi与植物及具菌来源的这3种酶较为相似,对底物的催化效率相对其他来源的酶高,为基于灵芝多糖合成途径的调控提供了更完善的信息.

关键词：磷酸葡萄糖变位酶、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、磷酸甘露糖异构酶、异源表达、酶学性质

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资助基金：国家自然科学基金31271918

在线出版日期：2020-03-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：3233-3247