腈水解酶在枯草芽胞杆菌中表达及在烟酸合成中的应用

王顺治; 汪子凯; 龚劲松; 李恒; 李会; 许正宏; 史劲松

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腈水解酶在枯草芽胞杆菌中表达及在烟酸合成中的应用

首发时间：2020-04-29

王顺治 ¹
王顺治，男，硕士，主要研究方向：蛋白质工程与生物催化
汪子凯 ²
汪子凯，男，硕士，主要研究
龚劲松 ²
龚劲松，男，副教授、硕导，主要研究方向：医药中间体的生物催化
李恒 ²
李恒，女，副教授、硕导，主研究方向是营养化学品的生物制造与功能评价
李会 ²
李会，女，副教授、硕导，主要研究方向是药物中间体的生物催化与生物转化、营养化学品的生物法合成
许正宏 ^{1
2}
许正宏，男，教授、博导，主要研究方向：1）传统酿造食品微生物生态学；2）营养化学品的生物制造与功能评价。
史劲松 ²
史劲松，男，教授、博导，主要研究方向：1、医药化学品生物制造与药物的绿色制造，致力于药物及中间体的生物可替换工艺的开发，涉及药用氨基酸的发酵、甾体物质的生物转化、大分子药物的分离制备；2、生物活性物质的分离制备和功能评价，主要开展了海洋生物多糖、药用真菌多糖、药用植物的生物碱、皂苷等物质提取、制备和衍生加工，并基于动物模型、细胞模型以及肠道微生物评价体系进行功能评价；3、生物酶的发掘、筛选和应用，面向绿色制药和生物功能产品的开发，主要开展角蛋白酶、壳聚糖酶、海藻胶裂解酶、甘露聚糖酶、特异性α-糖苷酶的宏基因组筛选、分子改造和高表达研究。

1、江南大学生物工程学院，无锡市 214122
2、江南大学药学院，无锡市 214122

摘要：腈水解酶可将腈类化合物转化成羧酸，近年来在绿色化工领域受到广泛关注。本研究将腈水解酶基因NITR与大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭质粒pMA5连接，并导入到枯草芽孢杆菌WB600中进行重组表达，重组菌在发酵培养36 h后酶活达到38 U·mL-1。本文进一步研究了重组枯草芽孢杆菌腈水解酶的酶学性质，以及批次补料模式下细胞的转化能力。在底物补料浓度为200 mM时，可以在450 min内完全转化12批底物3-氰基吡啶，反应体系中累积的烟酸浓度达到295 g·L-1。这是文献中有关腈水解酶在枯草芽孢杆菌中进行重组表达的首次报道。

关键词：枯草芽孢杆菌腈水解酶烟酸批次转化 3-氰基吡啶

For information in English, please click here

Expression of nitrilase in Bacillus subtilis and its application in nicotinic synthesis

WANG Shunzhi ¹
王顺治，男，硕士，主要研究方向：蛋白质工程与生物催化
WANG Zikai ²
汪子凯，男，硕士，主要研究
GONG Jinsong ²
龚劲松，男，副教授、硕导，主要研究方向：医药中间体的生物催化
LI Heng ²
李恒，女，副教授、硕导，主研究方向是营养化学品的生物制造与功能评价
LI Hui ²
李会，女，副教授、硕导，主要研究方向是药物中间体的生物催化与生物转化、营养化学品的生物法合成
XU Zhenghong ^{1
2}
许正宏，男，教授、博导，主要研究方向：1）传统酿造食品微生物生态学；2）营养化学品的生物制造与功能评价。
SHI Jinsong ²
史劲松，男，教授、博导，主要研究方向：1、医药化学品生物制造与药物的绿色制造，致力于药物及中间体的生物可替换工艺的开发，涉及药用氨基酸的发酵、甾体物质的生物转化、大分子药物的分离制备；2、生物活性物质的分离制备和功能评价，主要开展了海洋生物多糖、药用真菌多糖、药用植物的生物碱、皂苷等物质提取、制备和衍生加工，并基于动物模型、细胞模型以及肠道微生物评价体系进行功能评价；3、生物酶的发掘、筛选和应用，面向绿色制药和生物功能产品的开发，主要开展角蛋白酶、壳聚糖酶、海藻胶裂解酶、甘露聚糖酶、特异性α-糖苷酶的宏基因组筛选、分子改造和高表达研究。

1、School of Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi 214122
2、School of Pharmaceutical Sciences,Jiangnan University, Wuxi 214122

Abstract：Nitrilase has attracted substantial interest in the chemical industry due to its crucial role in directly converting nitriles for the production of carboxylic acids in recent years. In this study, a nitrilase gene NITRwas ligated with the E. coli - B. subtilis shuttle plasmid pMA5 and introduced into Bacillus subtilis WB600 for constitutive expression. The enzyme activity reached as high as 38 U mL-1 at 36 h. The enzymatic properties of the recombinant B. subtilis nitrilase were studied and the cell transformation ability was investigated under batch feeding mode. 12 batches of substrate 3-cyanopyridine could be completely transformed within 450 min with 200 mM of final substrate feeding concentration and the accumulated nicotinic acid concentration was 295 g L?1 in the reaction system with no residual substrate detected. This is the first report for the recombinant expression of nitrilase in B. subtilis in literature.

Keywords： Bacillus subtilis Nitrilase Nicotinic acid Batch conversion 3-Cyanopyridine

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王顺治，汪子凯，龚劲松，等. 腈水解酶在枯草芽胞杆菌中表达及在烟酸合成中的应用[EB/OL]. 北京：中国科技论文在线 [2020-04-29]. https://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/202004-297.

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论文编号	202004-297
论文题目	腈水解酶在枯草芽胞杆菌中表达及在烟酸合成中的应用
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