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基于二硫键还原酶异源表达与优化的羽毛废弃物双酶协同降解及应用 被引量：2
1
作者 张宝玉 彭政 +1 位作者 张娟 李江华 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期42-49,共8页
富含角蛋白的羽毛废弃物是一种潜在的优质蛋白资源,但缺乏有效的回收方式。角蛋白酶可催化降解羽毛废弃物产生氨基酸和多肽等高价值水解产物,被认为是一种极具潜力的废弃角蛋白回收方式。然而,角蛋白酶较低的二硫键还原活性却成为限制... 富含角蛋白的羽毛废弃物是一种潜在的优质蛋白资源,但缺乏有效的回收方式。角蛋白酶可催化降解羽毛废弃物产生氨基酸和多肽等高价值水解产物,被认为是一种极具潜力的废弃角蛋白回收方式。然而,角蛋白酶较低的二硫键还原活性却成为限制羽毛水解效率的瓶颈问题。该研究通过二硫键还原酶破坏羽毛角蛋白的二硫键,与角蛋白酶协同作用加速羽毛废弃物的降解。首先,在Bacillus subtilis WB600中异源表达来源于Bacillus subtilis 168的4种二硫键还原酶,并对其酶学性质进行表征;进而通过优化二硫键还原酶MsrA的信号肽,提高了其胞外表达量;最后,探究了二硫键还原酶与角蛋白酶KerZ1协同降解羽毛的效果,分析了水解液中氨基酸的种类和含量。二硫键还原酶AhpC、DLD、MsrA和TrxR成功实现了胞外表达,比酶活力分别为0.53、1.69、16.7、2.06 U/mg;MsrA携带信号肽YxkH时胞外二硫键还原酶活性提高了4.2倍;MsrA+KerZ1降解羽毛的水解液中可溶性蛋白含量是KerZ1单独降解时的3倍;优化后的MsrA+KerZ1降解100 g/L的鸭毛和鸡毛,水解液中氨基酸含量分别为7472.33、5589.67 mg/L;另外,使用羽毛水解液浇灌的玉米植株拥有更粗壮的茎和更发达的根系,表明水解液中的营养物质可显著促进植物生长。二硫键还原酶显著促进了角蛋白酶降解羽毛的效率,其与角蛋白酶协同作用的降解体系为羽毛废弃物的高效回收奠定了工作基础。 展开更多
关键词 二硫键还原酶 表达优化 羽毛废弃物 生物降解 角蛋白酶 协同催化
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嗜麦芽窄食单胞菌胞内具二硫键还原活性酶蛋白的研究 被引量：1
2
作者 邹林源 张铁鹰 +2 位作者 齐志国 杜家菊 王德山 《饲料工业》 北大核心 2015年第13期30-34,共5页
研究旨在克隆并表达嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)胞内具二硫键还原活性的酶蛋白。以Stenotrophomonas maltophilia基因组DNA为模板,扩增目的基因谷胱甘肽还原酶(Glr),构建重组质粒p ET-22b-Glr,并转化到表达菌株BL21... 研究旨在克隆并表达嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)胞内具二硫键还原活性的酶蛋白。以Stenotrophomonas maltophilia基因组DNA为模板,扩增目的基因谷胱甘肽还原酶(Glr),构建重组质粒p ET-22b-Glr,并转化到表达菌株BL21(DE3)中得到重组菌,经IPTG诱导表达后,测定二硫键还原酶活性。结果表明,该重组酶基因大小为1 359 bp,酶活力为1.85 U/mg。酶学性质研究表明,重组谷胱甘肽还原酶的最适反应p H值为6.0,最适反应温度为40℃。对角蛋白酶K降解羽毛角蛋白的研究表明,该酶对其降解羽毛促进率为15%。结果揭示了Stenotrophomonas malto-philia胞内液具有促进胞外液角蛋白水解活性的内在机制。 展开更多
关键词 嗜麦芽窄食单胞菌 二硫键还原酶 克隆表达 羽毛降解
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红灰链霉菌硫氧还蛋白还原酶的异源表达及其酶学性质分析
3
作者 李吉玲 刘睿 +4 位作者 张雨欣 张莉刚 陆君铭 申乃坤 张红岩 《广西科学》 2025年第3期517-525,共9页
为充分利用废弃羽毛中的角蛋白资源,本研究利用聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)扩增得到红灰链霉菌(Streptomyces rubrogriseus)硫氧还蛋白还原酶(Thioredoxin Reductase,TrxR)基因trxB,通过构建重组质粒并将其转化到大... 为充分利用废弃羽毛中的角蛋白资源,本研究利用聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)扩增得到红灰链霉菌(Streptomyces rubrogriseus)硫氧还蛋白还原酶(Thioredoxin Reductase,TrxR)基因trxB,通过构建重组质粒并将其转化到大肠杆菌[Escherichia coli BL21(DE3)]中进行表达,得到的TrxR经镍离子亲和层析纯化后测定酶学性质。结果表明:经PCR扩增得到大小为969 bp的trxB,并成功构建重组质粒pET22b-trxB。在最优诱导表达条件[异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)浓度为0.5 mmol/L,光密度(OD_(600))为0.8,诱导温度为30℃,诱导时间为4 h]下,纯化后的TrxR大小为38.5 kDa。以羽毛粉为底物进行酶促反应时,TrxR的最适pH值为8.0,最适温度为60℃;K^(+)、Mg^(2+)对TrxR酶活力有明显的激活作用,而Fe^(2+)、Fe^(3+)、Cu^(2+)对其有明显的抑制作用;异丙醇、苯甲基磺酰氟(PMSF)、二甲基亚砜(DMSO)均对TrxR酶活力有抑制作用,而二硫苏糖醇(DTT)对TrxR酶活力有促进作用;TrxR酶促反应的米氏常数(K_(m))为64.04 mg/mL,最大反应速率(V_(max))为3.70 U/min。TrxR具有较高的酶活力和回收率,在降解羽毛角蛋白方面有一定的应用价值。 展开更多
关键词 二硫键还原酶 红灰链霉菌 异源表达 表达优化 酶学性质
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角蛋白降解菌分离、鉴定及其降解机制研究 被引量：10
4
作者 齐志国 张铁鹰 +1 位作者 董杰丽 杜家菊 《饲料工业》 北大核心 2012年第17期19-24,共6页
实验旨在筛选具有高效角蛋白水解活性的微生物,并对其降解羽毛角蛋白机制进行研究,为提高角蛋白生物降解率提供理论指导。采用透明圈和完整羽毛降解相结合的方法,从废弃羽毛中筛选角蛋白降解菌,并进一步研究其羽毛角蛋白降解过程。获得... 实验旨在筛选具有高效角蛋白水解活性的微生物,并对其降解羽毛角蛋白机制进行研究,为提高角蛋白生物降解率提供理论指导。采用透明圈和完整羽毛降解相结合的方法,从废弃羽毛中筛选角蛋白降解菌,并进一步研究其羽毛角蛋白降解过程。获得一株可高效降解角蛋白菌株,基于形态观察和16S rDNA分子鉴定,该菌被命名为Bacillus licheniformis CP-7,其5 d可将天然完整羽毛完全降解。CP-7发酵过程产生大量巯基、可溶性蛋白和亚硫酸盐。分离发酵48 h菌株胞内、胞外粗酶液,发现胞外酶液具有较高的角蛋白酶活性,而胞内酶液具有一定二硫键还原酶活性。胞内酶液能够极显著地促进胞外酶液水解角蛋白活性(P<0.01),但对酪蛋白水解活性无影响(P>0.05)。筛选菌CP-7为具有高二硫键还原能力的角蛋白降解菌,二硫键还原酶可能是高效降解羽毛角蛋白的关键。 展开更多
关键词 角蛋白降解菌 巯基 角蛋白酶 二硫键还原酶
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组合酶水解羽绒加工副产物工艺参数的优化 被引量：1
5
作者 隋景巍 郭艳丽 +2 位作者 张铁鹰 廖朝勇 刘俊丽 《中国畜牧兽医》 CAS 北大核心 2020年第10期3158-3165,共8页
本研究旨在对来源于地衣芽孢杆菌CP-16的重组角蛋白酶和二硫键还原酶协同酶解羽绒加工副产品最佳工艺条件进行探讨。试验探讨角蛋白酶与二硫键还原酶组合水解羽毛角蛋白的适宜比例,并研究蒸汽压力处理时间、酶解时间、组合酶添加水平和... 本研究旨在对来源于地衣芽孢杆菌CP-16的重组角蛋白酶和二硫键还原酶协同酶解羽绒加工副产品最佳工艺条件进行探讨。试验探讨角蛋白酶与二硫键还原酶组合水解羽毛角蛋白的适宜比例,并研究蒸汽压力处理时间、酶解时间、组合酶添加水平和水分含量等单一因素对酶解效率的影响,再利用L9(34)正交试验进一步优化处理工艺条件。结果显示,当角蛋白酶与二硫键还原酶的酶活比例为80∶1,角蛋白酶终浓度为90 U/mL时,组合酶酶解羽绒加工副产品效率最佳;经压力处理2 h更有利于提高酶解效率;水解60 h酶解率最高,但与48 h差异不显著(P>0.05);总反应体系中缓冲液为5.5 mL时酶解效率显著高于对照组(P<0.05),但与4.5 mL组差异不显著(P>0.05)。正交试验优化酶解羽绒加工副产品条件发现,影响组合酶酶解效率的因素由大到小依次为压力处理时间、酶解时间、酶剂量;酶解羽绒加工副产品最适条件为:角蛋白酶与二硫键还原酶活性比例为80∶1,121℃高压处理2 h,角蛋白酶终浓度为90 U/mL,50℃酶解48 h,此时1 g羽绒加工副产品产生的上清液可溶性蛋白含量为352.72 mg,比对照组提高640.26%。综上,利用多种处理工艺相结合更有利于提高组合酶水解羽绒加工副产品的效率。本试验结果可为羽绒加工副产品资源开发利用提供理论指导。 展开更多
关键词 蛋白酶 二硫键还原酶 羽绒加工副产品
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猪毛角蛋白降解菌的分离筛选及其降解特性研究 被引量：8
6
作者 刘标 尹红梅 刘惠知 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期311-316,共6页
为了筛选能高效降解猪毛角蛋白的微生物,该研究利用猪毛角蛋白为唯一碳氮源的培养基从土壤中分离角蛋白降解菌,并对其菌种分类及降解角蛋白的特性进行了研究。通过驯化共筛选到6株能够降解猪毛角蛋白的菌株,经过7 d发酵培养,菌株X-3对... 为了筛选能高效降解猪毛角蛋白的微生物,该研究利用猪毛角蛋白为唯一碳氮源的培养基从土壤中分离角蛋白降解菌,并对其菌种分类及降解角蛋白的特性进行了研究。通过驯化共筛选到6株能够降解猪毛角蛋白的菌株,经过7 d发酵培养,菌株X-3对猪毛角蛋白的降解率达77.3%,降解效果最佳。结合菌株形态特征、生理生化特征及16S rDNA发育进化树分析,初步鉴定该菌株为凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)。菌株X-3是一株广谱的角蛋白降解菌,对猪毛、羊毛、鸡毛、鹅毛、鸭毛的降解率均大于60%。该菌株在角蛋白底物作用下可产生角蛋白酶和二硫键还原酶,且酶活与猪毛角蛋白降解率变化存在显著的正相关性,表明菌株X-3产生的角蛋白酶和二硫键还原酶在角蛋白降解中起到非常关键的作用。在降解过程中,产生了大量的可溶性蛋白,二硫键中的硫也随之转化为硫酸盐、亚硫酸盐和巯基化合物,其中硫酸盐是主要的转化形式。该菌株的分离筛选丰富了猪毛角蛋白降解菌的微生物资源库,在氨基酸饲料生产中具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 菌 酶 含硫化合物 猪毛角蛋白降解菌 凝结芽孢杆菌 角蛋白酶 二硫键还原酶
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嗜热角蛋白降解菌的分离筛选及降解特性
7
作者 刘标 陈薇 +4 位作者 吴迎奔 喻孟元 郭照辉 刘惠知 尹红梅 《江苏农业科学》 北大核心 2022年第13期226-231,共6页
为获得高效降解羽毛角蛋白的嗜热微生物,提高微生物降解角蛋白的效率,利用以羽毛角蛋白为唯一碳氮源的培养基从堆肥样品中分离降解菌,并对其菌种分类、粗酶液的酶学性质及降解角蛋白机理进行研究。通过选择培养基共筛选到5株高温降解菌... 为获得高效降解羽毛角蛋白的嗜热微生物,提高微生物降解角蛋白的效率,利用以羽毛角蛋白为唯一碳氮源的培养基从堆肥样品中分离降解菌,并对其菌种分类、粗酶液的酶学性质及降解角蛋白机理进行研究。通过选择培养基共筛选到5株高温降解菌,其中,菌株K-7降解性能和生物安全性能最佳。结合菌株形态特征、生理生化特征及16S rDNA系统进化树分析,鉴定该菌株为副地衣芽孢杆菌(Bacillus paralicheniformis)。在含角蛋白底物培养基中,K-7的发酵上清液可检测到较强的角蛋白酶活,但未检测到明显的二硫键还原酶活;同时,在降解过程中,产生了大量的亚硫酸盐和巯基化合物,表明亚硫酸盐裂解是角蛋白二硫键断裂的主要方式。酶学特性结果显示,粗酶液的最适反应温度为50~70℃,最适反应pH值为7.0~8.0,粗酶液在80℃以下时热稳定较好,SDS、PMSF和EDTA等化学试剂对酶活有较强的抑制作用,而DTT、β-巯基乙醇对酶活性有显著的增强作用。研究结果扩展了副地衣芽孢杆菌的应用领域,丰富了嗜热角蛋白降解菌的菌种资源库。 展开更多
关键词 嗜热角蛋白降解菌 副地衣芽孢杆菌 角蛋白酶 二硫键还原酶 亚硫酸盐
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