天津科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)新型蛋白表達(dá)標(biāo)簽 提升工業(yè)酶生產(chǎn)效率

記者日前從中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所（以下簡稱天津工生所）獲悉，該所科研人員開發(fā)出一種名為N30的短小蛋白融合標(biāo)簽，能夠有效提高多種異源蛋白在枯草芽孢桿菌中的表達(dá)與分泌水平。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《生物資源技術(shù)》。

據(jù)悉，工業(yè)酶是多酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)體系的核心元件，但其異源表達(dá)效率低、成本高的問題長期制約規(guī)模化應(yīng)用。現(xiàn)有蛋白表達(dá)標(biāo)簽多存在分子量較大、通用性有限或影響蛋白結(jié)構(gòu)與功能等不足。為此，天津工生所研究團(tuán)隊(duì)基于枯草芽孢桿菌中高分泌表達(dá)蛋白——葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)特征，采用蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)區(qū)域截?cái)喾治霾呗裕Y選并確定了一段由30個(gè)氨基酸組成的N端微標(biāo)簽N30。實(shí)驗(yàn)顯示，該標(biāo)簽可顯著提升多種異源蛋白的表達(dá)水平。

在人工淀粉合成途徑中，以天津工生所自主研發(fā)的枯草芽孢桿菌MATE表達(dá)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，N30標(biāo)簽幫助實(shí)現(xiàn)了8種關(guān)鍵酶的高水平分泌表達(dá)。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)標(biāo)簽中暴露的疏水殘基進(jìn)行突變，優(yōu)化后的N30（M22D）-TpiA蛋白分泌表達(dá)水平達(dá)到15克/升。此外，N30標(biāo)簽還能使多種真核來源的蛋白在枯草芽孢桿菌中實(shí)現(xiàn)從無到有的表達(dá)，拓展了原核宿主表達(dá)真核酶的技術(shù)路徑。

在應(yīng)用驗(yàn)證中，天津工生所研究團(tuán)隊(duì)將N30標(biāo)簽與維生素合成途徑中的限速酶進(jìn)行融合表達(dá)，結(jié)果顯示維生素B2和維生素K2的產(chǎn)量分別提高了2.4倍和2.3倍，表明該標(biāo)簽在代謝工程中具有一定通用性。

該研究獲得中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動(dòng)等項(xiàng)目資助，研究團(tuán)隊(duì)已就該成果申請(qǐng)一項(xiàng)專利。作為天津港保稅區(qū)重要科研力量之一，天津工生所此次研發(fā)的通用型蛋白表達(dá)工具，為區(qū)域內(nèi)合成生物制造產(chǎn)業(yè)提供了技術(shù)儲(chǔ)備，有助于進(jìn)一步降低多酶催化體系的生產(chǎn)成本，服務(wù)高附加值化學(xué)品的綠色生物制造。