新型耐热腈水合酶的异源表达及其催化工艺研究
2020-08-04张赛兰李婷程中一周丽周哲敏刘中美崔文璟
张赛兰,李婷,程中一,周丽,周哲敏,刘中美,崔文璟
(江南大学 生物工程学院,江苏 无锡,214122)
酰胺类物质广泛应用于工业各个行业,其中丙烯酰胺及其聚合物主要应用于凝结剂、土壤改良剂及石油回收剂等行业,烟酰胺是VB族中的一员,广泛应用于医药,化妆品及食品等行业,具有重要的经济价值。目前,生物法生产酰胺类化合物正逐渐取代传统的化学合成法,相比较化学合成法,生物法具有经济、高效、绿色及副产物少等优点。
腈水合酶(nitrile hydratase,NHase,EC 4.2.1.84)是一类能够水合腈类物质生成酰胺类化合物的金属酶,根据其活性中心螯合的金属不同,可将腈水合酶分为铁型腈水合酶(Fe-NHase)[1]和钴型腈水合酶(Co-NHase)[2]。腈水合酶主要来源于棒状杆菌属(Corynebacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、红球菌(Rhodococcus)及假诺卡氏菌属(Nocardia)等原核生物,在植物病原菌和放线菌中也有发现[3],真核生物邻鞭毛虫(Monosigabrevicollis)中腈水合酶的发现[4-5],对NHase研究具有重要意义。最近,在基因库中很多嗜热菌来源的腈水合酶基因被注释却未被解析,新基因的挖掘对研究腈水合酶具有重要意义。
腈水合酶的热稳定性普遍较差,大部分腈水合酶在50 ℃下就丧失活性[6]。应用于工业生产的红球菌R.rhodochrousJ1来源的腈水合酶有2种:高分子量腈水合酶H-NHase和低分子量腈水合酶L-NHase,在催化丙烯腈过程中起主要作用的H-NHase在50 ℃处理10 min仅剩40%酶活[7],所以在工业催化过程中,需要通过严格的控温来维持腈水合酶酶活,增加了能耗。提高腈水合酶的热稳定性,增加酶或菌体在催化过程中的重复利用率,一直是腈水合酶研究的热点。……
