体外偶联UDP-糖基转移酶与蔗糖合成酶高效催化合成莱鲍迪苷A
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朱清娟(1995-),女,硕士,研究方向:酶学与酶工程 通讯作者:林影(1962-),女,博士,教授,研究方向:酶工程

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国家重点研发计划项目(2018YFA0901700);国家自然科学基金资助项目(31871739)


Efficient Synthesis of Rebaudioside A Catalyzed by in vitro Coupling UDP-Glycosyltransferase and Sucrose Synthase
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    摘要:

    本研究构建了UDP-糖基转移酶UGT76G1基因的重组毕赤酵母菌株GS115/pPIC9K-UGT76G1和绿豆来源的蔗糖合成酶(mbSUS)基因的重组毕赤酵母菌株GS115/ pPIC9K/pPICZA-mbSUS。通过甲醇诱导产酶,制备UDP-糖基转移酶UGT76G1和蔗糖合成酶,并构建生物催化级联反应体系,生物催化甜菊糖苷(Stevioside,ST)合成莱鲍迪苷A(rebaudioside A,RA),有效实现了级联反应体系中尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)的循环利用。本研究通过反应条件优化,发现级联反应中的限速酶是糖基转移酶UGT76G1,添加酶活比例为U(UGT76G1):U(mbSUS)=6:1为合成莱鲍迪苷A的最佳酶活比例,在pH 7.0,UDP浓度1 mM,蔗糖浓度50 mM,MgCl2浓度3 mM的反应条件下,10 mM ST转化合成8.20±0.11 mM RA,RA的产率达到82.91%,与在大肠杆菌表达系统中相比,极大缩短了催化反应时间。利用体外偶联UDP-糖基转移酶与蔗糖合成酶催化合成RA为酶法高效生物合成RA及其产业化应用提供技术支持。

    Abstract:

    In this study, a UDP-glycosyltransferase UGT76G1 gene recombinant pichia pastoris strain GS115/pPIC9K-UGT76G1 and a sucrose synthase mbSUS gene recombinant Pichia pastoris strain GS115/ pPIC9K/pPICZA-mbSUS derived from mung bean were constructed. Methanol was used to induce the production of UDP-glycosyltransferase and sucrose synthase, and a biocatalytic cascade reaction system was constructed to catalyze the bioconversion of stevioside (ST) into rebaudioside A (RA), which realized the effective recycling of uridine diphosphate glucose (UDPG) in the cascade reaction system. Through optimization of reaction conditions, the rate-limiting enzyme in the cascade reaction was found to be the glycosyltransferase UGT76G1, with the optimal enzyme activity ratio, U(UGT76G1):U(mbSUS), as 6:1. Under the reaction conditions (pH 7.0, UDP 1 mM, sucrose 50 mM and MgCl2 3 mM), ST at 10 mM was converted to RA at 8.20±0.11 mM, with the RA yield as 82.91%. The catalytic reaction time was greatly shortened compared to the Escherichia coli expression system. The in vitro coupling of UDP-glycosyltransferase and sucrose synthetase can lead to effective catalysis for the efficient synthesis of RA, and this research provides technical support for RA enzymatic biosynthesis and associated industrial application.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

朱清娟,陈美琪,梁书利,王登刚,林影.体外偶联UDP-糖基转移酶与蔗糖合成酶高效催化合成莱鲍迪苷A[J].现代食品科技,2021,37(1):47-53.

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  • 收稿日期:2020-02-25
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  • 在线发布日期: 2021-01-14
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