苦荞苯丙氨酸解氨酶基因(FtPAL)的原核表达及其逆向催化酶学性质分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)是植物中广泛存在的苯丙烷代谢途径的第一个关键酶,在生物化工领域可利用其逆向催化性质生产L-苯丙氨酸(L-Phe),而筛选活力高和稳定性好的PAL酶源是提高L-Phe产量的重要途径。本研究以苦荞(Fagopyrum tataricum)苯丙氨酸解氨酶基因(FtPAL)为材料,构建其原核表达融合载体pET-30b(+)-FtPAL,并转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中诱导表达,表达产物纯化后分析其逆向催化的酶学性质。结果FtPAL基因获得了有活性的表达,正向催化比活力在第5小时最高达24.17 U/mg,纯化后正向和逆向催化比活力分别为158.74 U/mg和194.11U/mg,薄层层析也证明,FtPAL可逆向催化肉桂酸氨化为L-Phe。酶学性质分析表明,FtPAL逆向催化的最适温度为30℃,热不稳定,最适反应pH为10,此时有较好的稳定性,除Mg2+对其具有激活作用外(P0.01),其它金属离子(Na+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+和Ca2+)均具有抑制作用(P0.05或P0.01),Hg2+则可使该酶完全失活。本研究明确了该酶具有合成L-Phe的性质,也为对进一步采用基因工程手段提高其催化能力和稳定性提供了基础资料。