基于基因组挖掘技术的新型谷氨酸脱羧酶基因挖掘及表达鉴定

采用基因组挖掘技术,以来源于Lactobacillus brevis活性较高的谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)LbGAD为探针,从乳酸菌(Lactococcus lactis、Lactobacillus senmaizukei)和肠球菌(Enterococcus sulfureus)的基因组中挖掘到了3个假定的GAD基因(LlGAD、LsGAD和EsGAD).借助pET28a质粒分别实现了这4个基因在大肠杆菌BL21中的表达,其中LsGAD和LlGAD的表达产物可溶性较好,相应发酵液中GAD活力分别为34.17、38.91 U/mL.LsGAD的比活力、温度特性、pH值特性和Kcat/Km值也明显优于其他几个酶.此外,初步研究了全细胞催化L-谷氨酸制备γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的工艺,6 g/L的L-谷氨酸经过24 h转化后,GABA得率最高可达58％.本研究实现了GAD从基因组数据到真实酶的跨越,获得了1个性能优良的GAD,并初步实现了GABA的生物合成,为实现GABA低成本、规模化的生物合成提供了科学依据.