嗜热甘露聚糖酶manBK基因密码子优化表达及在魔芋聚糖降解中的应用

依据密码子偏好性原则,对嗜热甘露聚糖酶manBK基因密码子进行优化,以提高嗜热甘露聚糖酶在毕赤酵母中表达量;并通过对该酶酶学性质的探究,探讨金属离子对酶稳定性影响及其在酶解魔芋甘露聚糖中的应用潜力.结果表明:嗜热甘露聚糖酶manBK基因优化后GC含量为40％～53％,平均值为47％,密码子适应指数(codon adaptation index,CAI)为0.87,共有242?个碱基进行优化,优化前后基因序列的一致性为76％.重组菌株在25?℃条件下,诱导72?h发酵液中酶活力可达22?U/mL.甘露聚糖酶ManBK的最适反应温度为80?℃,最适pH值为5.0,表观分子质量为45?kDa,动力学参数Km值为1.40?mg/mL,Vmax值为149.25?μmol/(min·mg).金属离子Fe3+、Ca2+、Mg2+和Zn2+对该酶活性有促进作用,分别使酶活力提高了32％、52％、23％和459％,而金属离子K+、Li+、Mn2+和Cu2+对ManBK酶有不同程度的抑制作用.进一步分析发现,Zn2+能提高该酶的热稳定性,使70?℃条件下的半衰期延长了116?min.当酶底比为1:1时,反应温度70?℃,pH?5.0反应进行1.5?h,魔芋聚糖即可达到较合适的酶解,魔芋聚糖降解物的抗氧化性能增强了5.6?倍左右,ManBK酶在魔芋聚糖降解中具有极强的应用潜力.本研究为ManBK酶的制备及在魔芋深加工行业中的应用提供了一定的理论支撑.