郭静博士在J AGR FOOD CHEM上发表酶定向改造相关科研论文

近日，蔡志强课题组在农业综合著名期刊J Agr Food Chem(SCI一区Top，影响因子5.279)发表题为“Improvement of the Catalytic Activity of Chitosanase BsCsn46A from Bacillus subtilis by Site-Saturation Mutagenesis of Proline121”的研究论文。该工作主要由郭静博士、王怡硕士共同完成，常州大学为论文第一单位。

壳聚糖是由几丁质经脱乙酰处理获得的多糖，在自然界中的含量仅次于纤维素，广泛的存在于虾、蟹壳中，伴随着虾、蟹的食用，每年有大量的几丁质流入环境造成污染。壳寡糖是聚合度较低的壳聚糖(DPs为2-10），具有抗肿瘤、抗炎、抗菌、提高机体免疫力及促进乳酸菌生长等功能。有研究结果表明，在动物饲料中添加壳寡糖可以起到抗菌、增重、提高免疫力的功能，可替代金霉素添加至饲料中，因此，壳寡糖有望成为抗生素的绿色替代品应用于养殖业中。壳聚糖酶(EC3.2.1.132)是一类可以专一水解壳聚糖产壳寡糖的酶，该酶具有反应条件温和、产物聚合度可控及无环境污染等优点。然而，目前已报道壳聚糖酶活性普遍较低，因此，获得高活性壳聚糖酶是高效生成壳寡糖的基础。

因此，我们克隆并表达了生物安全菌株(GRAS)枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)来源的壳聚糖酶，亲和层析纯化获得电泳纯壳聚糖酶，并对该酶的酶学性质及水解特性进行了研究分析，发现该酶具有较好的催化活性及稳定性，并且可以水解壳聚糖产壳二糖及壳三糖，因此，具有良好的应用前景。为进一步提高该酶的催化能力，课题组通过软件预测可能会对酶催化活性造成影响的关键氨基酸残基，通过定点突变及饱和突变技术获得一系列酶学性质发生改变的突变体，最终获得了一种稳定性未受影响，催化活性显著提升的突变体P121N，该突变体的催化活性显著高于目前已报道的壳聚糖酶活性。课题组通过氢键分析、分子对接、分子动力学等生物信息学分析手段及圆二色谱技术确定了造成该突变体酶活提高的关键因素。（通讯员/郭静  审核/张继延  编辑/王忆波）

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.1c04206