来源于脂环酸芽孢杆菌的GH1家族β-葡萄糖苷酶的葡萄糖耐受性分子改造

摘要 豆粕中大豆异黄酮主要以无活性的结合型存在。在玉米豆粕型日粮为主的饲料领域，β-葡萄糖苷酶可以将结合型大豆异黄酮转化为游离型活性苷元，但转化过程受肠道中较高浓度葡萄糖的抑制。和GH3家族相比，GH1家族β-葡萄糖苷酶不仅具有较高的葡萄糖耐受性，而且一定浓度范围内的葡萄糖对其具有酶活促进效应，因此在饲料领域显示出巨大的应用潜力。从脂环酸芽孢杆菌Alicyclobacillus sp. A4中克隆表达了一个具有较高葡萄糖耐受性（IC50 800 mmol/L）的GH1家族β-葡萄糖苷酶AsBG1。为了进一步提高AsBG1的葡萄糖耐受性，通过同源建模、序列比对、分子对接技术等生物信息学手段，聚焦于催化通道的非催化葡萄糖结合位点，对AsBG1进行了理性设计的分子突变研究。对不同突变体的葡萄糖耐受性测定表明：以5 mmol/L pNPG为底物，100 mmol/L葡萄糖对WT（野生型）、H315R和M325K酶活促进作用分别为125%、163%和162%，其中H315R的IC50提高至1 200 mmol/L；以1 mmol/L大豆苷为底物，10 mmol/L的葡萄糖对WT、H315R和M325K分别具有163%、212%和226%的酶活促进作用，结果表明突变体具有更好的在动物胃肠道水解大豆异黄酮能力。上述结果丰富了对GH1家族葡萄糖耐受性机制的认识，为日后进行耐受性相关的分子改造提供了重要的指导意义