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基于金属有机沸石咪唑骨架的固定化细胞的制备及其在丙谷二肽制备中的应用

Immobilizing engineered Escherichia coli cells into zeolitic imidazolate framework 8 for efficient biosynthesis of Ala-Gln

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来源于鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium siyangensis)中的α-氨基酸酯酰基转移酶(α-amino acid ester acyltransferase,SAET),是目前发现的丙谷二肽催化合成能力最高的酶之一,能够以非保护的L-丙氨酸甲酯盐酸盐、L-谷氨酰胺合成L-丙氨酰-L-谷氨酰胺[即丙谷二肽(L-alanyl-L-glutamine,Ala-Gln)].为了解决其在催化过程中的稳定问题,本研究在水相体系中采用"一步法"快速制备固定化细胞(SAET@ZIF-8),在构筑金属有机沸石咪唑骨架结构(ZIF-8)的同时,将表达有SAET的大肠杆菌(Escherichia coli)包裹在其内部空间中.在此基础上,对其结构、催化活性和重复使用性及储存稳定性等催化性能进行探究.结果表明,通过该方法制备的SAET@ZIF-8纳米颗粒与文献报道的ZIF-8材料的形貌基本相同,细胞的引入没有明显改变ZIF-8的形貌.重复使用7次后,SAET@ZIF-8仍能保持67％左右的初始酶活;室温下放置4 d时,固定化酶还保留有50％左右的初始酶活,表明SAET@ZIF-8具有较好的重复使用及储存稳定性.将SAET@ZIF-8用于丙谷二肽的催化实验中,当反应30 min后丙谷二肽的浓度达到62.83 mmol/L(13.65 g/L),时空产率达到0.455g/(L-min),相对于谷氨酰胺的转化率为62.83％.以上结果表明,基于金属有机沸石咪唑骨架的固定化细胞是一种高效制备丙谷二肽的方法策略.

张营康、程婷、赵飞扬、易炎琴、李青清、卢振华、吴绵斌、王涛、刘晓环

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济宁医学院生物科学学院,山东 日照276800

浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江杭州310000

α-氨基酸酯酰基转移酶 金属有机框架 沸石咪唑酸酯骨架-8 丙谷二肽 固定化

山东省自然科学基金济宁医学院贺林院士新医学临床转化工作站科研基金202大学生创新创业计划

ZR2019BB062JYHL2021MS23202210443001

2023

10.13345/j.cjb.220848

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)：2023.39(3)
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