杨胜远,郭文怡,李紫君,苏巧云,黄慧玲,曾 婵,彭罗慧

(岭南师范学院化学化工学院,广东湛江 524048)

谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD,EC4.1.1.15)是一种胞内酶,广泛存在于生物细胞中,能催化L-谷氨酸(L-glutamic acid,L-Glu)的α-羧基发生脱羧反应而生成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)[1],专一性极强,已被用于新资源食品GABA的生物合成和手性物质DL-谷氨酸(DL-glutamic acid,DL-Glu)的拆分,尤其是微生物源GAD的工业化应用备受关注[1-3]。由于GAD的作用底物和产物都是小分子,能透过细胞膜,因此为了克服微生物细胞破碎难题,降低生产成本,微生物全细胞GAD转化法深受GABA或D-Glu生产领域的青睐[4-9]。然而,由于微生物GAD活力普遍偏低,致使GABA和D-Glu的生物合成成本居高不下,因此如何提高GAD催化活性是GAD工业应用亟需解决的关键问题。

对GAD激活剂的研究已有一些报道,但由于不同来源的GAD的结构存在差异,GAD激活剂存在较大差异,例如时粲等[10]发现Fe2+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、异戊醇和吐温20对大肠杆菌表达的植物乳杆菌GAD活力具有一定促进作用,陈琳等[11]发现Ca2+、Cu2+、Ni2+对大肠杆菌表达的嗜热链球菌GAD活力具有一定促进作用,然而Yang等[12]研究表明Cu2+对唾液链球菌嗜热亚种GAD具有抑制作用,但Ba2+对GAD具有促进作用。金属离子作为激活剂,对GAD活性的促进能力有限,有的金属离子存在一定毒性,并会在转化体系中引入大量的盐,对下游提取工艺和产品的安全性均不利。在全细胞GAD的转化反应中,也有文献采用表面活性剂(如Triton X-100)[11]或有机溶剂(如二甲苯)[13]对细胞进行透性化处理,破坏细胞膜的完整性,增加细胞内外对底物和产物的交换能力,对全细胞GAD的表观活力也有很好的促进作用,但用于透性化处理的有机试剂的安全性难以保证,工业透性化处理细胞的程度难以控制,工艺复杂。……