蜡样芽孢杆菌W-3木聚糖酶xynA基因原核表达及其酶学性质研究

来源：中国畜牧兽医杂志2023年第10期北京时间：

作者：闫丽欢, 肖遥, 赵健, 赵锦鹏, 薛智权, 荆小院, 冯焱

单位：1. 山西农业大学生命科学学院, 太谷 030801;2. 北京唯尚立德生物科技有限公司, 北京 102200

摘要：【目的】克隆蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W-3菌株的木聚糖酶基因xynA并进行生物信息学分析,探究其异源表达及酶学特性。【方法】采用同源扩增法克隆xynA基因,构建原核表达载体pCola-xynA,转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞进行异源表达,通过镍柱亲和层析分离纯化并通过SDS-PAGE鉴定重组蛋白,利用在线软件对xynA蛋白进行生物信息学分析。以榉木木聚糖为底物探究xynA在不同温度、不同pH条件下的酶学性质。【结果】xynA基因全长642 bp,含1个完整的开放阅读框,编码213个氨基酸。序列比对结果显示,xynA和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)亚种FZB42木聚糖酶(AJD80562.1)相似性为96%,和类芽孢杆菌(Paenibacillus macerans)NBRC15307木聚糖酶(AAZ17386.1)及高地芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)同家族木聚糖酶(WP-007407578.1)相似性为94%。xynA蛋白N-端含1个信号肽,理论等电点为9.42,分子质量为23.3 ku,蛋白结构稳定,为亲水性蛋白;存在5个潜在的糖基化位点、38个磷酸化位点,属于糖苷水解酶11家族。xynA酶活性为733.826 U/mg,其最适温度为70 ℃,最适pH为9.0。在60~80 ℃、pH 8.0~11.0时均具有较好的稳定性,80 ℃保温1 h可保留50.3%酶活,70 ℃和pH 9.0条件下保温1 h仍保留94.63%酶活。【结论】本研究成功从天然微生物蜡样芽孢杆菌W-3菌株中克隆木聚糖酶xynA基因,其编码蛋白为稳定的亲水蛋白,属于糖苷水解酶11家族。xynA表现出耐热、耐碱、高酶活特性,对温度、pH适应范围较广。研究结果为xynA开发利用奠定理论基础。

关键词：蜡样芽孢杆菌;木聚糖酶;原核表达;生物信息学;酶学性质

基金资助：山西省自然科学基金(20210302124018)；国家自然科学基金(32272829)；山西省科技厅转化项目(J241942022)