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定点突变提高解淀粉芽孢杆菌JP-21脲酶应用特性

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氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,EC)是一种存在于发酵食品和酒精饮料中的可致癌物,过量摄入可能会影响人体健康.酶法降解是减少发酵食品中氨基甲酸乙酯及其前体尿素含量的有效方法之一.脲酶具有氨基甲酸乙酯水解酶和尿素酶两种活性,因此在减少发酵食品中氨基甲酸乙酯及其前体尿素方面具有良好的应用前景.目前脲酶降解发酵酒精饮料中氨基甲酸乙酯面临的主要问题是脲酶对氨基甲酸乙酯的催化活性及亲和力较低,因而其降解效果不理想.文中成功在大肠杆菌Escherichia coli中表达了来源于解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens JP-21的脲酶,表达水平为尿素酶3 291.74 U/L,氨基甲酸乙酯水解酶227.26 U/L.通过模拟脲酶中催化亚基UreC与氨基甲酸乙酯对接的结构,确定了M326和M374这两个影响酶与底物结合的位点.采用点饱和突变获得了3株氨基甲酸乙酯水解酶活性提高的突变体M374A、M374T和M326V,以EC为底物时的Km分别为101.84 mmol/L、129.49 mmol/L和121.67 mmol/L,比野生型分别降低了37.47％-50.82％.突变体可以降解黄酒中97％的尿素,M374T对黄酒中EC的降解效果最好,可将黄酒中EC从513.90μg/L降至393.57 μg/L,降解率是野生脲酶的1.97倍.研究结果对今后改造脲酶催化特性和改善其应用特性具有重要意义,可为开发减控发酵食品中的微生物代谢氨(胺)类危害物策略提供参考.
Improving applicability of urease from Bacillus amyloliquefaciens JP-21 by site-directed mutagenesis

贾云耀、方芳

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江南大学生物工程学院,工业生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214122

江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡 214122

脲酶 黄酒 氨基甲酸乙酯 尿素 点饱和突变 底物亲和力

国家重点研发计划国家重点研发计划

2017YFC16004032017YFC1600405

2020

10.13345/j.cjb.190566

生物工程学报
中国科学院微生物研究所 中国微生物学会

生物工程学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.641
ISSN：1000-3061
年,卷(期)：2020.36(8)
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