welche Art von Makromolekül ist ein Enzym？

Wie wir alle wissen, bestehen lebende Organismen aus Zellen. Enzyme sind die Katalysatoren des Stoffwechsels im menschlichen Körper, und nur wenn Enzyme vorhanden sind, können chemische Reaktionen im menschlichen Körper stattfinden, kann der Stoffwechsel im Körper ablaufen, und jede Zelle kann alle Arten von Lebenstätigkeiten zeigen. Je mehr Enzyme im Körper vorhanden sind, desto vollständiger ist das Leben und desto gesünder ist es. Die meisten menschlichen Krankheiten hängen mit einem Enzymmangel oder einer Störung der Enzymsynthese zusammen.

Tatsächlich begegnen wir Enzymen in unserem Leben häufig, wie z. B. mit Enzymen angereichertes Waschmittel, Kreatinkinase und andere Arten von "Enzym"-Indikatoren im Blut usw., die überall "Enzyme" sind. Heute wollen wir einen Blick auf Enzyme und ihre Funktionen werfen.

Was ist ein Enzym?

Enzyme sind Proteine mit hoher Effizienz und spezifischer katalytischer Wirkung. Fast alle Stoffwechselreaktionen im Körper erfordern die Beteiligung von Enzymen, und die Steuerung des Stoffwechsels erfolgt meist durch die Regulierung der Enzymaktivität. Inzwischen ist klar, dass viele Krankheiten des Menschen auf die Mutation, die Verminderung oder das Fehlen bestimmter Enzyme zurückzuführen sind, so dass Enzymmangel oder -mutation Stoffwechselstörungen verursachen und zu Krankheiten führen können. Ein Katalysator beschleunigt eine chemische Reaktion nur bis zu einem Gleichgewichtspunkt, er verändert den Gleichgewichtspunkt nicht.

Das Gleiche gilt für Enzyme, obwohl sie im Vergleich zu nicht-enzymatischen Katalysatoren äußerst effizient sind; außerdem katalysieren Enzyme nur bestimmte chemische Reaktionen spezifischer Stoffe (Effektoren genannt), wobei bestimmte Produkte ohne Nebenprodukte entstehen, d. h. Enzyme haben einen sehr hohen Grad an Spezifität. Die katalytische Fähigkeit eines Enzyms wird als Enzymaktivität bezeichnet, die gemessen werden kann, und die Menge des Enzyms wird häufig als Aktivität ausgedrückt. Die Messung der Aktivität bestimmter Enzyme hilft oft bei der Diagnose von Krankheiten, so dass die Enzymologie der Ätiologie, Diagnose und Behandlung von Krankheiten sehr nahe steht.

Die Natur der Enzyme

Während der Shang- und Zhou-Dynastien in China gibt es Aufzeichnungen über die Produktionstätigkeit von Enzymen in Mikroorganismen, z. B. beim Brauen, bei der Herstellung von Soße und bei der Sirupherstellung. Jahrhunderts glaubte man noch, dass Enzyme in lebenden Organismen wirken müssen; die ursprüngliche griechische Bedeutung des Wortes "Enzym" war "in Hefe", und erst als man 1897 entdeckte, dass zellfreie Hefeextrakte fermentiert werden konnten, erkannte man, dass Enzyme auch außerhalb der Zelle wirken können.

Im Jahr 1926 reinigte J.B. Sumner, ein amerikanischer Biochemiker, Urease und kristallisierte sie und bewies, dass es sich um ein Protein handelte, das als erstes das Konzept vorschlug, dass Enzyme Proteine sind. Doch die akademische Autorität zu der Zeit mehr Einspruch, glaube nicht, dass das Enzym auskristallisiert wurde, im Gegenteil, denken, dass die Kristallisation des Proteins nicht funktioniert, während die Rolle der Schadstoffe auf die Art der unbekannten angebracht. Später, andere Wissenschaftler auch gereinigt und kristallisiert wie Pepsin und Trypsin und andere Protein-Hydrolasen, und auch bewiesen, dass sie Proteine sind, das Wesen des Enzyms ist ein Protein diese Schlussfolgerung wird von der wissenschaftlichen Gemeinschaft anerkannt.
Tausende von Enzymen wurden entdeckt, Hunderte von Enzymen wurden gereinigt und kristallisiert sowie analysiert und die chemische Struktur der ersten Ebene des Enzyms bestimmt, und es wurde bewiesen, dass sie Proteine sind. Das Konzept, dass Enzyme Proteine sind, ist so gefestigt, dass es unangemessen wäre, sie als Enzyme zu bezeichnen, wenn Makromoleküle mit anderen katalytischen Eigenschaften als Proteine entdeckt würden. Daher wurden mehrere neu entdeckte Ribonukleinsäuren mit katalytischer Aktivität als enzymähnlich bezeichnet.

Enzymspezifität

Eines der auffälligsten Merkmale eines Enzyms ist die Spezifität (oder Besonderheit) der Reaktion, die es katalysiert. Dies bezieht sich sowohl auf die Auswahl der Effektoren des Enzyms als auch auf die Spezifität der Reaktion, die es katalysiert. Der Grad der Spezifität variiert von Enzym zu Enzym.
Zum Beispiel katalysiert Urease nur die Hydrolyse von Harnstoff zu CO2 und NH3; Succinatdehydrogenase nur Bernsteinsäure als Effektor, ihre Spezifität ist extrem streng, was als absolute Spezifität bezeichnet werden kann, mehr Enzyme haben eine gemeinsame Gruppe oder chemische Bindung Selektivität; wie Phosphatase kann die Hydrolyse vieler Arten von phosphorsäurehaltigen Verbindungen katalysieren, um Phosphorsäure zu entfernen, und Esterasen katalysieren die Hydrolyse der Esterbindung von vielen verschiedenen Verbindungen, die Auswahl der weniger streng, die. Dies kann als relative Spezifität bezeichnet werden.

Es zeigt sich, dass die Spezifität der verschiedenen Enzyme für die Wirkung von Stoffen sehr unterschiedlich ist, auch die gleiche Klasse von Enzymen, aufgrund verschiedener Quellen, der Grad der Spezifität der strengen Grad der Inkonsistenz.

Bedeutung der Enzyme

Im menschlichen Körper und in anderen Organismen laufen Tausende verschiedener chemischer Reaktionen ab. Alle Aktivitäten wie Verdauung, Absorption, Transport, Synthese, Sekretion, Fortbewegung und Reproduktion (allgemein als Stoffwechsel bezeichnet) beruhen auf chemischen Reaktionen. Die meisten dieser Reaktionen laufen langsam ab, aber Enzyme beschleunigen sie, so dass die verschiedenen Aktivitäten, von denen das Leben abhängt, zeitnah durchgeführt werden können. Die überwiegende Mehrheit dieser Reaktionen findet in der Zelle statt; jede Reaktion wird von einem anderen Enzym katalysiert; die Zelle enthält Tausende von Enzymen, die in verschiedenen Organellen untergebracht sind und methodisch lebenswichtige Reaktionen katalysieren.

Nehmen wir die Stärke, die wir täglich essen, als Beispiel: Stärke wird im Verdauungstrakt verdaut und durch Amylase und andere katalytische Enzyme zu Glukose hydrolysiert, während die Glukose in die Zelle gelangt, was ebenfalls durch Enzyme katalysiert wird, und die verschiedenen Stoffwechselvorgänge der Glukose in der Zelle sind noch mehr eine Reihe von enzymkatalysierten Reaktionen, die die Glukose zu Kohlendioxid und Wasser oxidieren und Energie liefern, und auch in andere Stoffe wie Fett umgewandelt werden können. Verglichen mit der Oxidation von Glukose im Körper und ihrer Verbrennung außerhalb des Körpers sind die Produkte zwar Kohlendioxid und Wasser, und bei beiden wird Energie freigesetzt, aber die Oxidation von Glukose im Körper wird durch Enzyme katalysiert und erfolgt unter milden Bedingungen, z. B. bei Raumtemperatur, und durchläuft eine Reihe von Schritten, wobei allmählich Energie freigesetzt wird, die leicht verwertet werden kann, was sich stark von der Verbrennung außerhalb des Körpers unterscheidet.

I. In der Lebensmittelfermentationsindustrie

Bei der Herstellung von Sojasoße werden die von Aspergillus oryzae abgesonderten Proteasen verwendet, um die Proteine in den Rohstoffen aufzuspalten und sie in Peptide, Aminosäuren usw. zu zerlegen, um Sojasoße mit Farbe, Aroma und Geschmack herzustellen. Die saure Protease, die bei der Herstellung von Sojasoße verwendet wird, kann beispielsweise den Enzymmangel in der Johannisbeere ausgleichen, den Abbau der Proteine in den Rohstoffen von Sojasoße und Essig fördern, den Produktionsprozess verstärken und die Produktion in großem Maßstab erleichtern. Darüber hinaus kann die Hydrolyse von Protease den Gehalt an Aminostickstoff in Sojasaucenbränden erhöhen und so den Fermentationsprozess und die Bildung von Aroma- und Geschmacksstoffen fördern. Gleichzeitig trägt sie dazu bei, die Verwertungsrate von Rohstoffen zu verbessern, Lebensmittel zu sparen, Kosten zu senken und zur Verbesserung der Produktion und der Stabilität der Produktqualität beizutragen.

II. Beim Bierbrauen

Wenn die Malzmenge reduziert und die Menge der Hilfsstoffe erhöht wird, ist häufig zusätzliche Protease erforderlich, um die Proteine vollständig abzubauen, und mikrobielle saure Protease ist auch ein wirksames Klärmittel für Bier.

III. In der Gerbereiproduktion

Gerben Rohstoff Haut faserige Protein ist ein nützlicher Bestandteil des Leders, aber es gibt auch viele nicht-faserige Protein existiert in der Faser Lücke und Epidermis, diese Proteine Inhalt ist klein, wenn nicht entfernt, wird das fertige Leder steif und spröde werden. So müssen wir uns auf Protease verlassen, Protease wird in der Lederverarbeitung Zersetzung von interstitiellen Proteinen, inländische Produktion von neutralen und alkalischen Protease Vorbereitung kann für Enzym Enthaarung verwendet werden.

Vier. Wird bei der Herstellung von Gelatine und löslichen Kollagenfasern verwendet:

Industrie mit Kalk Wasser Auslaugen Haut, Knochen und andere Rohstoffe in der Öl-und Fett-und sonstige Proteine, etc., dieser Prozess zeitaufwendig bis zu mehreren Monaten, arbeitsintensiv, niedrige Rate von Gelatine und Energieverbrauch, mit Protease Reinigung von Kollagen, Gelatine Reinheit, Qualität, relative Molekülmasse Einheitlichkeit, molekulare Anordnung des Ganzen, der Produktionszyklus ist kurz, Gelatine Ausbeute ist hoch.

V. Wird für die Vorbehandlung von Wolle beim Färben bei niedrigen Temperaturen verwendet:

Wolle mit Hochtemperatur-Färbung, wird die Stärke der Wolle Schaden zu machen, und leicht zu verursachen Faser Filzen Kontraktion und Haar Körper Erektion, mit Protease-Behandlung von Wolle, Färben am Siedepunkt, die Farbe Rate von 2min fast bis zu 100%, das fertige Produkt Farbe und Glanz ist hell, fühlen sich plump, und das Abwasser in den Kraftstoffgehalt ist stark reduziert.

Zum Entbasten von Seide:

Raw Seidenstoffe müssen entschleimen, Seide Leim ist ein Protein, unser Land hat traditionell verwendet Alkali-Seife Methode der Hochtemperatur-Veredelung für die Entschleimung, viele Mängel, Alkali Invasion der Seide Pigment, leicht zu beeinträchtigen den Glanz, und mit Protease Entschleimung, das fertige Produkt ist geschmiert und weich im Griff, glänzend und hell, und Entschleimung Zeit ist kurz, die Betriebstemperatur ist niedrig, und die Produktivität erhöht wird.

Enzym-Gentechnik und Protein-Engineering industrielle Biokatalyse in den 1990er Jahren, der Aufstieg des Proteins gerichtete Evolution, Genomik und Proteomik Technologieentwicklung. Der Kern der industriellen Biokatalyse ist die Anwendung von Enzymen. Im Vergleich zur traditionellen chemischen Katalyse hat die Biokatalyse den Vorteil der Orts- und Stereospezifität, die es ermöglicht, eine "Re-Evolution" nach menschlichen Wünschen durchzuführen, ohne die Struktur des Enzyms verstehen zu müssen, und kann für das Klonen von Genen, zufällige Mutation oder Hybridisierung, gezielte Mutation und den Aufbau von Mutationsbibliotheken durch fehleranfällige PCR-Methoden verwendet werden. Mutationsbibliotheken können durch Klonierung, zufällige Mutation oder Hybridisierung, gezielte Mutation und fehleranfällige PCR konstruiert werden, die mit Hochdurchsatz-Screening-Strategien zur Verbesserung der Enzymaktivität, Stabilität, Stereoselektivität und nichtwässrigen Reaktionseigenschaften kombiniert werden können.

Xylanase ist ein Schlüsselenzym für den Abbau von Hemizellulose. In China verwendeten wir das Gen von Streptomyces olivaceus, um es auf die Pichia piscine Hefe Pichiapastoris zu übertragen und eine effiziente Expression zu erreichen. Die Enzymaktivität lag bei 1.200 U/ml und die spezifische Aktivität bei 2.869 U/mg. Es weist eine sehr gute Resistenz gegen Proteaseabbau auf [3]. Die vier Gene des acidophilen Pilzes Biospora sp. MEY-1 wurden erfolgreich in Saccharomyces cerevisiae zur heterologen Expression kloniert, und die spezifische Aktivität des rekombinanten Hefe-XYL11-Enzyms betrug 1.8831 U/mg, und das Enzym behielt mehr als 87% seiner Lebensfähigkeit bei 90 ℃ für 10 Minuten. Beim Abbau von Hafer-Xylan entstehen hauptsächlich Xylose und Xylan-Disaccharid, das eine gute Resistenz gegen den Abbau durch Proteasen aufweist [8]. Das Xylan-produzierende Gen der schwarzen Johannisbeere IME-216 wurde kloniert und in Saccharomyces cerevisiae exprimiert, und die Vitalität wurde auf 90 000 U/mL erhöht [8], und der Rest der mehr als 30 Xylanase-Gene wurde in Escherichia coli exprimiert und andere Arbeiten werden nicht im Detail erwähnt.

Enzyme für Futtermittel sind die am schnellsten wachsende und stärkste Enzymindustrie in der weltweiten industriellen Enzymindustrie. Phytase ist ein Futtermittelzusatzstoff für den Abbau von Phytinsäure zu anorganischem Phosphat und Inosit in Futtermitteln. Das Institut für Futtermittelforschung der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften hat das Phytase-Gen von Aspergillus niger963 in Saccharomyces cerevisiae rekombiniert, um eine hocheffiziente Expression zu erreichen, und die Enzymaktivität erreichte 8×105IU/mL, was mehr als 3.000 Mal höher war als die des ursprünglichen Aspergillus niger und viel höher als die der im Ausland gemeldeten manipulierten Pilze [4, 11]. 11], und es wurden mehrere Produktionsunternehmen in China gegründet.

Cellulase ist ein komplexes Enzymsystem mit mehreren Enzymen, irrationales Design ist die aktuelle Methode der Cellulase gerichtete Evolution, Aspergillus xylosus Cellulose Exonuklease und Cellulose Endonuklease wurde in Phagen, um die Funktion zu demonstrieren. Derzeit sind eine Reihe von Genen für mittelalkalische Cellulase geklont und exprimiert worden, die in Textilien und Waschmitteln verwendet werden können, und die optimierte Kultivierung von neutralen Endocellulase-Engineering-Bakterien für die Verwendung in der Papierindustrie, mit einer Enzymaktivität von bis zu 32.529 U/mL [10], die 7,8-fache des ursprünglichen Stammes erhöht. Das multifunktionale Cellulasegen von Fusarium ampullaia crossean wurde in E. coli exprimiert, und es wurde eine Cellulaselinie mit hoher spezifischer Aktivität und guter hydrolytischer Aktivität gegenüber Xylan, p-Nitrophenol-Faser-Disaccharidglykosiden und Carboxymethylcellulose erhalten [5]. Die Klonierung des Swollenin-Gens von Mycobacterium anthropophilum S38 könnte die Wasserstoffbrückenbindungen unterbrechen, die eine Komponente des Zellulase-Systems für den Pilzabbau sind [6]. Darüber hinaus wurde in China das lignozelluloseabbauende Enzymsystem der Gelbflügligen Riesentermite untersucht

Lipase ist eine wichtige Enzymklasse in der Biosynthese. Derzeit hat China eine technische Plattform für die Veränderung, Produktion und Anwendung von drei Lipase-Genen geschaffen, die durch rationales Design gereift sind. Die Enzymaktivität von Penicillium expansum FS8486 wurde durch 317% mit Hilfe der Gen-Reorganisationstechnologie erhöht [7]. Lipase "cap"-Struktur für die gezielte Mutation, um offene Kappe Lipase zu erhalten, Enzym spezifische Aktivität um 5,7 mal erhöht, Zwei-Phasen-katalytische Effizienz um 1,8 mal erhöht [8].
China baute auch die Oberfläche Display-Engineering-Bakterien, E. coli-Engineering-Bakterien, Picrosporum-Engineering-Bakterien, High-Density-Kultur-Technologie-Plattform, Pseudohyphae Candida sp. 99-125 Lipase-Aktivität erreichte mehr als 15 000 U/mL [9]. Die klonierte Lipase von Rhizopus miehei wurde erfolgreich in zwei Pichia-Hefen exprimiert, und die höchste Enzymaktivität erreichte 18 000 U/mL. Die Enzymaktivität nahm bei 4 ℃ 6 Monate lang nicht ab, und die Biodieselausbeute betrug mehr als 95% bei 12 Stunden [9]. Das Rhizopuschinensis-Lipase-Gen wurde erfolgreich in Picrosylla kloniert, und die beiden mitexprimierten Chaperonproteine konnten die Enzymaktivität um 30% erhöhen, und die Enzymaktivität erreichte 16 200 U/mL [10-11]. Gleichzeitig wurde auch die zellgebundene Lipase mit guter Toleranz gegenüber organischen Lösungsmitteln und thermischer Stabilität untersucht.

Amylase ist ein sehr wichtiges Industrieenzym, das 25% des Enzymmarktes ausmacht. Derzeit ist die Industrie vor allem Hochtemperatur-Enzym, Tiefsee-Flüssigkeit Mund thermophilen anaeroben Archaeen Thermococcus Gattung Thermococcus produziert extrazelluläre hitzebeständige Hochtemperatur-Enzym, die optimale Temperatur von 95 ℃, 100 ℃ hat immer noch 60% der Lebensfähigkeit des Enzyms Gen wurde durch PCR geklont, und wurde in E. coli ausgedrückt [7]. Zwei Stämme hitzeresistenter stärkeproduzierender Geobacillus-Bakterien wurden ebenfalls aus Tengchong, Yunnan, isoliert, und die spezifische Lebensfähigkeit betrug 1.320 und 890 U/mg nach der Reinigung [7]. Das Gen von Bacillus alcalophilus wurde durch PCR kloniert, wobei Bacillus subtilis mit einer Aktivität von 450 U/mL heterolog exprimiert wurde [9]. Die mesophile saure α-Amylase, die bei der Stärkeverarbeitung energiesparend und energieschonend ist, das α-Amylase-Gen von Bacillus sp. hat eine Homologie von 98% mit dem α-Amylase-Gen von B. amyliquefaciens [7].

Mannanase gehört zu den Hemicellulasen und ist für die Herstellung von Mannan-Oligosacchariden geeignet. Zhaodong City, Richeng Enzym Vorbereitung Unternehmen mit Aspergillus niger Engineering Bakterien sauren β-Mannanase Ausdruck Aktivität von 20 000 U/mL, für das aktuelle Niveau der Produktion Stämme von 25-mal, in der führenden Position der Pilz-Gentechnik Bakterien [10]. A. tabescens MAN 47 β-Mannanase-Mutante mit hoher Temperatur- und Säure-Resistenz wurde durch gezielte DNA-Shuffling-Mutation erhalten, und die Enzymaktivität bei hoher Temperatur von 80 ℃ und pH 4,0 war 10 mal so hoch wie die des Wildtyps. Die gezielte Einführung von N-Glykosylierungsstellen ermöglichte die Expression sowohl des Wildtyps als auch der Mutante in A. tabescens, und die Hitzestabilität, Säurestabilität und Proteaseresistenz wurden verbessert. Drei Mutanten mit 3-5-fach höherer Mannanase-Aktivität als der Wildtyp wurden ebenfalls erhalten [10-11]. Aus Thermoanaerobacter thermophilus wurde eine hitzestabile β-1,4-Mannanase geklont, die mit 80 ℃ die höchste Aktivität in Hochtemperatur-Ölquellen mit geringer Permeabilität und gegen Hydroxyguar-Gummi aufwies. Die Halbwertszeit dieses Enzyms beträgt 46 Stunden [10].

Laccase ist eine kupferhaltige Polyphenoloxidase, ein ligninolytisches Enzym, das auch die Synthese von Phenolen, aromatischen Aminen und Oligomeren katalysieren kann. Die Expressionsaktivität des aus Tanya ruderalis in Saccharomyces cerevisiae klonierten Laccase-Gens betrug 9,03 U/mL und war damit dreimal höher als die des ursprünglichen Stammes [5]. Die Laccase aus der wilden Gramineae Panus rudis wurde zur Sekretion und Expression in die Picros-Hefe transformiert, und die spezifische Aktivität des Enzyms betrug 16,17 U/mg, die durch gezielte Mutation und zufällige Mutation um das 4,4-fache erhöht wurde [7]. Die neuartige bakterielle Laccase aus dem Meer wurde einer gezielten Aminosäuremutagenese unterzogen, und die Halbwertszeit der Mutante wurde um das Dreifache verlängert, und das lösliche Protein wurde um 244% im Vergleich zu dem vor der Optimierung erhöht. Die Fermentationsausbeute war 7,9 Mal höher als die des Wildtyps [10]. Die Enzymaktivität der Laccase aus einem tropischen Weißfäule-Pilzstamm erreichte 11.400 U/L (Guajakol-Methode) [7].

Pullulanase, auch bekannt als Thaumatin-Polysaccharidase, ist ein Debranching-Enzym, das α-1,6-Glucosidbindungen aufspaltet. Thermococcus sp. HJ21 produziert extrazelluläre Hochtemperatur-Pullulanase mit einer optimalen Temperatur von 95 ℃, und die Enzymaktivität ist auch bei 100 ℃ für 2 h noch größer als 50% [7]. Das Gen für dieses Enzym wurde durch PCR kloniert. Anoxy bacillus sp. p28 wurde in die Purulanase-Gensequenz kloniert und das rekombinante Plasmid wurde konstruiert. Das in E. coli transformierte Produkt war eine einzelne Maltotriose, eine Pullulanase vom Typ I. Das Purulanase-Gen des hitzeresistenten anaeroben Bacillus sp. aus der heißen Quelle von Tengchong wurde in Bacillus subtilis eingeführt und exprimiert. Nach 60 ℃ und 48 Stunden blieb die Lebensfähigkeit von mehr als 50% erhalten, und die extrazelluläre Enzymaktivität betrug 42 U/mL, was einer 40-fachen Steigerung der Expressionslebensfähigkeit entspricht [10]. Durch Gen-Knockout und Rekombinationstechnologie modifizierte die Nanjing Bestjie Bioengineering Company das Gen der wilden Bacillus Pullulanase und stellte ein zusammengesetztes Enzym mit Glucoamylase her, das Glukose mit einem DE-Wert von über 96,5 herstellen kann, und der Handelsname ist High DEX Serie, die die Produktion von Glukose befriedigen kann und das internationale Niveau erreicht [10].

Penicillin-Acylase ist das Schlüsselenzym der β-Lactam-Antibiotika-Industrie. China hat erfolgreich die Enzymsynthese Antibiotika-Industrie, Penicillin-Acylase durch Mutagenese, um eine mutierte Stamm Lebensfähigkeit von 820 U/mL zu erhalten [2]. Die Klonierung des Penicillin-Acylase-Gens von Bacillus megaterium wurde in Bacillus subtilis mit einer Lebensfähigkeit von 30 U/mL exprimiert [4]. Penicillin-Acylase wurde in Bacillus subtilis mit 864 U/L sezerniert und exprimiert, was 144-mal höher war als die Ausbeute des Wildtyp-Bacillus-ähnlichen Produzenten A. faecalis [5]. Die Penicillin-Acylase von B. faecalis wurde sezerniert und in E. coli exprimiert, und die Enzymaktivität der verbesserten Kultur des gentechnisch veränderten Bakteriums betrug >2.000 U/L. 7-Amino-Cephalosporansäure-Acylase (GL-7-ACA-Acylase) konnte Cephalosporin C transformieren und wurde in E. coli exprimiert, wobei die höchste Enzymaktivität bis zu 266 U/L betrug [5], und die Penicillin-Acylase von Bacillus megaterium, die in einem Eupergitc-Vektor immobilisiert wurde, produzierte 30 Chargen aufeinander folgender Transformationen. Das Enzym wurde mit dem Eupergitc-Vektor immobilisiert und in 30 aufeinanderfolgenden Chargen ohne Aktivitätsabnahme produziert [6].

D-Aminosäure-Oxidase kann die Produktion von D-Aminosäuren katalysieren, um die entsprechenden Ketosäuren und Ammoniak zu produzieren, dieses Enzym und 7-Aminocephalosporansäure-Acylase (7-ACA-Acylase) zweistufige Produktion von Cephalosporinen wichtiger Rohstoff 7-Aminocephalosporansäure (7-ACA). Eine hochexprimierte rekombinante Picrosporum spp. wurde unter Verwendung von D-Aminosäure-Oxidase konstruiert, die von methanolischer Hefe exprimiert wurde, und die Fermentationsfähigkeit erreichte 8 000-1 2000 U/L in 14-Liter-Tanks [5]. Mit Picot-Hefe fusionsexprimierte D-Aminosäure-Oxidase mit einer Lebensfähigkeit von 1 700 U/L wurde konstruiert [5], und zwei Arten von rekombinanten GL-7-ACA-Acylasen wurden ebenfalls konstruiert, mit konstitutiven Stämmen bis zu 1 500 U/L und induzierbaren Stämmen bis zu 900 U/L, und die Umwandlungsrate der immobilisierten Enzyme erreichte 97% [5]. Das D-Aminosäure-Oxidase-Gen von Saccharomyces cerevisiae wurde mit einer Expressionsstärke von 23,3 U/mL auf E. coli übertragen [5] .
Die D-Aminosäure-Oxidase wurde auf Amberzyme-Epoxidharz immobilisiert und für 14 Chargen transformiert, ohne dass die Lebensfähigkeit abnahm [6]. P-Hydroxyphenylglycin ist ein wichtiges Zwischenprodukt in der Semisynthese von β-Lactam-Antibiotika, das durch eine zweistufige katalytische Herstellung von Amberzyme und D-Carbamoylhydrolase hergestellt werden kann, und die Löslichkeit wurde in E. coli durch zufällige Mutation der D-Carbamoylhydrolase[6], und rekombinante Expression von E. coli mit schlechter Löslichkeit der D-Carbamoylhydrolase und Co-Expression von molekularen Chaperonen erhöhte die Löslichkeit der Expression um etwa das Dreifache[7].

Die asymmetrische Reduktion von Carbonylverbindungen durch Carbonylreduktase wird häufig für die Herstellung chiraler Alkohole verwendet. Ethyl-(S)-4-chlor-3-hydroxybutyrat wurde durch Streptomyces azureus Carbonylreduktase hergestellt. Das rekombinante Bakterium E. coli BL21 stellte Ethyl-(S)-4-chlor-3-4-phenylbutyrat und Methyl-(S)-o-chloromandelat mit Umsätzen und ee-Werten von über 99% her. Die enantiomeren ee-Werte und Ausbeuten der Produkte der homologen Expression des Carbonylreduktase-Gens der Bäckerhefe wurden erhöht. Eine neuartige Carbonyl-Reduktase vom (S)-Typ wurde aus dem Genom von fast glatten Pseudohyphäen kloniert, und das rekombinante Bakterium E. coliBL 21 konnte (S)-Phenylglykol mit einer optischen Reinheit von 99,1% und einer Ausbeute von 89,6% herstellen [8,11].

β-Glucosidase ist eine wichtige Komponente des Cellulasesystems, die Cellobiose und lösliche Cellobiose in Glucose und entsprechende Liganden hydrolysieren, β-glycosidische Bindungen hydrolysieren und neue Zuckerderivate synthetisieren kann. Die β-Glucosidase aus Aspergillus suisse, durch Gen-Knockout und Aminosäuremutation, war die Enzymaktivität der Mutante 143 mal höher als die des Wildtyps [9]. Das β-Glucosidase-Gen von Sphingobacterium neoformans wurde erfolgreich in E. coli exprimiert, das Isoflavonglykoside in die entsprechenden Glykoside umwandeln kann [10]. Die heterologe Expression von β-Glucosidase im Darmtrakt der Taiwan-Milchttermiten in E. coli unter Verwendung eines prokaryotischen Expressionssystems führte zu einer 2,6-fachen Steigerung der Aktivität des mutierten Enzyms im Vergleich zum Wildtyp-Enzym. Es verbesserte auch die Glukosetoleranz und die thermische Stabilität [10]. Die β-Glucosidase von Penicillium obliquum wurde gentechnisch verändert, und durch Transformation wurden drei Expressionsstämme gewonnen, wobei die Enzymaktivität im Vergleich zum ursprünglichen Stamm um das 3,4- bis 3,7-fache erhöht wurde [10], und das hitzeresistente β-Glucosidase-Gen wurde aus einem nicht dekompetenten Prionbakterium isoliert und in E. coli kloniert, wobei die Enzymaktivität um das 17-fache erhöht wurde [4]. Eine glukosetolerante β-Glukosidase wurde aus einem marinen Makrogenom gescreent und zur effizienten Expression in E. coli kloniert, und Glukosekonzentrationen unter 400 mmol/L förderten das Enzym, und bis zu einer Glukosekonzentration von 1.000 mmol/L war die Enzymaktivität 50% [8,11]. DNA-Reorganisation und gezielte Mutagenese wurden eingesetzt, um die Stabilität der β-Glucosidase zu verbessern, und die Hitzeinaktivierungshalbwertszeit bei 61 ℃ der vier Mutanten war im Vergleich zum Wildtyp um das 14,16-, 68- und 44-fache erhöht. Die Hitzeresistenz war deutlich verbessert [8].

Galaktosidase, auch bekannt als Laktase, spaltet Laktose in Glukose und Galaktosylgruppen und kann Oligosaccharide synthetisieren. β-Galaktosidase, ein effizientes transglykosylierendes Enzym, wurde durch eine makrogenomische Methode aus Meeresbodenschlamm gewonnen und in E. coli solubilisiert und exprimiert, tolerierte organische Lösungsmittel und synthetisierte Oligo-Galaktose in Ausbeuten von bis zu 51,6% [9]. Aspergillus α-Galactosidase ist fest fermentiert mit einer Enzymaktivität von 305 IU/g [6]. Die β-Galaktosidase von Sulfolobus solfataricus P2 wurde molekular modifiziert, um eine Mutante zu konstruieren, und das mutierte Enzym, F441Y, produzierte Oligogalaktose mit einer Ausbeute von 61%, was etwa 10% höher war als der Wildtyp [9].

Die Nitrilhydratase hat wichtige Anwendungen in der Synthese von Amiden, Carbonsäuren und deren Derivaten und katalysiert die Herstellung von Acrylamid aus Acrylnitril mit einer Fermentationsfähigkeit von bis zu 6.000 internationalen Einheiten in Nocardia sp. YS-2002, die in E. coli und Picrosporum exprimiert wird [5].

Inulinase ist ein hydrolytisches Enzym, das die β-2,1-D-Fructofructose-Fructosid-Bindung von Inulin hydrolysiert, um Oligofructose zu erzeugen, und wird in zwei Typen unterteilt: Endonuklease und Exonuklease. Das Inulin-Inulin-Endonuklease-Gen von Aspergillus niger wurde in Bichiria-Hefe kloniert, um eine effiziente Expression zu erreichen, und die rekombinante Enzymaktivität erreichte 128 U/mL, was dem internationalen Niveau entspricht [9].

Alginat-Synthase, Alginat ist weit verbreitet im Bereich der Lebensmittel-, Medizin-, Licht-Industrie, kann verwendet werden, um Alginat aus Maltose durch ein einziges Enzym-Methode, durch die rationelle Gestaltung von Enzym-Moleküle und DNAshuffling-Technologie aus zwei GRAS-Stämme und zwei thermophilen Bakterien geklont, um Alginat-Synthase-Gene und erfolgreich durchgeführt, die Expression von hoher Effizienz, und wurde in der industriellen Produktion [5].

Das rekombinante Plasmid des Gens Npr von Bacillus subtilis AS1398 wurde in B. subtilisAS 1398 übertragen, um ein rekombinantes Bakterium mit mehreren Kopien zu erhalten, und die Stabilität des Plasmids des rekombinanten Bakteriums wurde bei 100% für 30 aufeinanderfolgende Generationen beibehalten, und die Expressionsstärke der Protease wurde um mehr als das 1-Fache erhöht und erreichte 24 000-28 000 U/ [10]. mL [10]. Der Stamm von B. subtilis mit effizienter nematizider Virulenz wurde für die Kultur optimiert, um eine Proteaseaktivität von bis zu 12 379 U/mL zu erreichen, die fünfmal höher war als die vor der Optimierung, und das Expressionssystem von B. subtilis WB600 wurde zur Konstruktion einer Zufallsmutationsbibliothek verwendet, um eine hitzestabile Mutante zu erhalten, die als Grundlage für Biozide verwendet wurde [8]. Die menschliche Matrix-Metalloproteinase steht in engem Zusammenhang mit der Tumormetastasierung, und das Enzym wurde erfolgreich kloniert und in E. coli exprimiert, was die Grundlage für die Untersuchung des Mechanismus des Enzyms und der Tumormetastasierung sowie die Suche nach spezifischen Inhibitoren des Enzyms bildet [5].

Glucanase ist eine Hydrolase, unterteilt in Endonuklease und Exonuklease, die bei der Bierherstellung und als Futterzusatz verwendet wird. Das β-1,3-1,4-Glucanase-Gen von Penicillium thermophilum wurde in einen prokaryotischen Expressionsvektor kloniert und mit einer Enzymaktivität von 240 U/mL in E. coli BL 21 transfiziert [8], und das β-1,3-Glucanase-Gen von Streptomyces sp. S27 wurde effizient in E. coli exprimiert, das u. a. Kombucha-Polysaccharide hydrolysiert und pathogene und toxinbildende Pilze hemmen kann [8]. Das Endoglucanase-Gen von Aspergillus longum wurde in Picrosporum eingeführt, um es zu exprimieren, und die Enzymaktivität des rekombinanten Bakteriums III erreichte 110 U/mL, die durch 50% noch gesteigert werden konnte [8]. Punktmutation extrem hitzebeständig Thermotogamaritima Endoglucanase Cell-12B, das Enzym optimale Temperatur von 95 ℃, 90 ℃ noch beibehalten 70% leben.
N-Acetylneuraminsäure ist eine der wichtigsten Speichelsäuren in lebenden Organismen, und die Zuckerkette der Speichelsäure ist an vielen Lebensprozessen beteiligt. CMP-Speichelsäure fördert die Regeneration von Nervenzellen, und die Basenmodifikation des CMP-Speichelsäure-Synthetase-Gens führte zu einer hocheffizienten Expression in E. coli, wobei die Enzym-Expression 26,5% des Gesamtproteins ausmachte und die Enzymaktivität 100 U/L betrug, was dem 850-fachen des Ausgangsstamms entsprach [4]. Bei dem Aflatoxin-Entgiftungsenzym handelt es sich um eine Oxygenase, und das Gen wurde mittels rekombinanter Technologie konstruiert, um in der Fermentation mit hoher Dichte in Saccharomyces cerevisiae exprimiert zu werden; das Enzym machte 56% des Gesamtproteins aus, und die Expressionsmenge erreichte 814,5 mg/L [6]. Das rekombinante Plasmid des Enzym-Mutationsgens wurde in E. coli eingeführt, um es zu amplifizieren und in Saccharomyces cerevisiae zu übertragen, und es wurde eine Mutationsbibliothek erstellt. Die Mutante A1242 zeigte eine 3,5-fache Steigerung der Hochtemperaturresistenz. Die Mutante DS1474 mit einer spezifischen Enzymaktivität von 56 U/mg und die Mutante DS896 mit einer spezifischen Enzymaktivität von 44 U/mg [9] wurden als Enzymprodukte zur Entgiftung in Futtermitteln zugelassen.

Aspergillus fumigatus Pilzinfektion ist ein schwieriges Problem für die menschliche Gesundheit, die systematische Untersuchung von Aspergillus fumigatus Genom mehr als 50 Glykosylierung Weg Gene, wurde von Aspergillus fumigatus, Chitinase, Phosphomannan Isomerase geklont, O-Mannosyltransferase, α-1,4-N-Acetylglucosaminyltransferase, α-Glucosidase I und CMP-Salivaryl-Synthetase-Gene, den Mechanismus der Pilzglykosylierung zu verstehen, die Entwicklung von gentechnisch hergestellten Medikamenten und antimykotischen Infektionen [6].

L-Asparaginase hat eine klare therapeutische Wirkung auf Leukämie, durch die DNA-Rekombination Technologie, die L-Asparaginase spezifische Single-Chain-Antikörper-Fragment und das Enzym zu konstruieren, ein Fusionsprotein, um die Stabilität des Enzyms in vivo zu verbessern, rekombinante E. coli AS 1357 Engineering-Enzym-Aktivität erhöht bis zu 228 U/mL, die vergleichbar mit dem wilden Bakterium mehr als 50-mal ist. Das Esterase-Gen wurde durch die Makrogenomik-Methode in E. coli übertragen, und das konstruierte technische Bakterium verbesserte die Vitalität, mit einer Expressionsmenge von 200 mg/L, einer Enzymaktivität von bis zu 180 U/mg, und die thermische Stabilität bei 60 ℃ wurde um das 144-fache und 196-fache im Vergleich zu der des Wildtyps verbessert, und es wurde eine neuartige Polyester-Pestizid-abbauende Esterase-Mutante erhalten, die Chlorpyrifos, Deltamethrin, Deltamethrin und Flucythrine abbauen konnte [9].
Alkalische Pektinase wurde durch rekombinante Picher-Hefefermentation hergestellt, und die höchste Enzymproduktion betrug 1.315 U/mL aus einem 1-t-Fermenter [8]. Die Pektinaseaktivität der Aspergillus niger EIM-6-Kultur wurde auf 30 231 U/mL optimiert [8,11]. Das in E. coli klonierte Salicylat-Hydroxylase-Gen von Pseudomonas exprimiert zwei Naphthalin abbauende Enzyme, die Salicylsäure, Acetylsalicylsäure, Sulfosalicylsäure, Salicylaldehyd, m-Nitrobenzaldehyd, 5-Chlorsalicylsäure, Octanal und o-Nitrobenzaldehyd abbauen [5].
Organophosphatester sind eine Klasse hochgiftiger Verbindungen, die als Insektizide, Herbizide oder als Nervenkampfstoffe eingesetzt werden. Die Organophosphatester-Hydrolase von Pseudomonas aeruginosa wurde kloniert und durch Mutation der Aminosäurestellen rekombinant in E. coli exprimiert, was die Hydrolysekapazität von Organophosphatestern um das 7.000-fache erhöhte [10].

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