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溶菌酶,比你想象中的还要优秀(1)重组高原反刍动物胃溶菌酶

溶菌酶,比你想象中的还要优秀(1)重组高原反刍动物胃溶菌酶 安佰特
2024-08-22
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导读:反刍动物胃溶菌酶在富含蛋白酶和极酸性环境中表现出抗菌活性。反刍动物胃溶菌酶耐高温。高原反刍动物,如牦牛、藏山羊等,其胃溶菌酶替代传统溶菌酶(如蛋清溶菌酶)添加到饲料中,能减小胃酸及胃蛋白酶对其生物活性

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发酵偶合溶菌酶


溶菌酶是一种碱性蛋白,具有抗菌活性,对哺乳动物细胞无毒无残留,可作为抗生素替代品应用于食品、医药卫生及畜牧等领域。与常规溶菌酶相比,反刍动物胃溶菌酶的碱性氨基酸含量偏低,酸性氨基酸含量偏多,蛋白等电点偏低,具有耐高温、耐酸且对胃蛋白酶不敏感等特点,可抵抗胃中消化酶的降解作用,具有商业开发价值。

 反刍动物:不一样的溶菌酶基因 



与大多数单胃动物不同,在反刍动物胃中表达的溶菌酶主要发挥消化酶作用,破坏瘤胃微生物发酵产生的大量菌体的细胞壁,释放其中的菌体蛋白供反刍动物消化吸收。

反刍动物胃组织可分泌胃溶菌酶,其中皱胃分泌量最多。为适应胃中的蛋白酶及酸性的环境,反刍动物胃溶菌酶发生了许多适应性进化,并表现出耐酸、耐热、抗胃蛋白酶等异于常规溶菌酶的特性,能够在胃环境中稳定存在并发挥裂解瘤胃微生物细胞壁的作用。因此反刍动物胃溶菌酶具有潜在的商业价值


与单胃动物相比,反刍动物拥有更多溶菌酶基因,且在皱胃中高水平表达并发挥消化酶功能,使反刍动物能够利用植物材料作为食物来源。
研究表明,与普通溶菌酶相比,反刍动物胃溶菌酶氨基酸序列中发现6个氨基酸替换,即14号位赖氨酸/谷氨酸(Lys/Glu14)、21号位赖氨酸/谷氨酸(Lys/Glu21)、50号位谷氨酸(Glu50)、75号位天冬酰胺(Asp75)、87号位天冬酰胺(Asn87)、126号位赖氨酸/谷氨酸(Lys/Glu126)。此外,与非胃溶菌酶相比,其氨基酸序列中精氨酸(Arg)、天冬氨酸(Asp)、天冬酰胺(Asn)和谷氨酰胺(Gln)残基的数量较少且结构中不存在天冬氨酸-脯氨酸(Asp-Pro)键。这些进化适应使得反刍动物胃溶菌酶能抵抗胃中的酸性环境并发挥活性

  高原反刍动物胃溶菌酶酶活更强  


反刍动物胃溶菌酶有抗胃蛋白酶、抗胰蛋白酶、耐高温、适应胃酸环境等特点,从而避免了普通溶菌酶进入动物消化道后,在胃蛋白酶的作用下快速降解无法到达肠道发挥作用的缺点。因此,反刍动物胃溶菌酶具备替代饲料抗生素作为新一代饲料添加剂的潜力。
高原反刍动物胃溶菌酶比非高原溶菌酶表现出更强的酶活,且该酶对pH、温度、胃蛋白酶和胰蛋白酶以及环境因素的耐受性更强;几种高原反刍动物胃溶菌酶均可过胃入肠发挥杀菌抗腹泻作用。高原反刍动物胃溶菌酶还具备较好的抗胰蛋白酶和抗高温能力,能适应饲料加工过程中的加温加压过程。
鉴于反刍动物胃溶菌酶能够在富含蛋白酶和极酸性的环境中表现出抗菌活性,其可广泛应用于食品、医药卫生及畜牧饲料生产等领域。反刍动物(尤其是高原反刍动物,如牦牛、藏山羊等)胃溶菌酶可代替传统溶菌酶(如蛋清溶菌酶)添加到饲料中,以减小胃酸及胃蛋白酶对生物活性成分的影响,以达到较好的饲喂效果。
在食品、医药卫生等领域,反刍动物胃溶菌酶也可有针对性的应用于特殊的酸性环境中,如婴幼儿配方奶粉等。反刍动物胃溶菌酶具有耐高温特性,因此在生产过程中可与其他成分同时进行消毒处理,以降低生产成本。

  重组高原反刍动物胃溶菌酶  


传统制备反刍动物胃溶菌酶的方法主要是组织提取,不仅耗时,酶产量低;而且无法保证组织来源。
反刍动物胃溶菌酶蛋白结构中含有四对二硫键,在原核表达系统中极易形成无活性的包涵体,下游纯化工艺复杂,生产成本高。
毕赤酵母(P.pastoris)及解脂耶氏酵母(Y.lipolytica)表达系统可实现反刍动物胃溶菌酶的分泌表达。与原核表达系统相比,P.pastoris 等真核表达系统具有显著优势,易于操作、细胞密度高、不易污染、生产成本可控、可进行翻译后修饰及可分泌表达。
构建筛选高效高产的反刍动物胃溶菌酶表达系统并优化发酵及纯化工艺是开发反刍动物胃溶菌酶的最佳途径。毕赤酵母等真核表达系统能够分泌表达异源蛋白且具有翻译后修饰能力,可以弥补大肠杆菌表达系统诸多不足。选用毕赤酵母表达系统对藏绵羊、藏山羊、牦牛等反刍动物胃溶菌酶序列进行重组表达,通过构建并筛选能高效表达反刍动物胃溶菌酶的重组酵母菌株,对反刍动物胃溶菌酶序列进行筛选,以找到生物学活性相对较高并适宜重组表达的胃溶菌酶序列。


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