{"id":7270,"date":"2024-08-27T14:10:59","date_gmt":"2024-08-27T14:10:59","guid":{"rendered":"https:\/\/longchangchemical.com\/?p=7270"},"modified":"2026-04-28T10:42:34","modified_gmt":"2026-04-28T10:42:34","slug":"modification-of-protease-producing-strains","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/longchangchemical.com\/de\/modification-of-protease-producing-strains\/","title":{"rendered":"Modifizierung von Protease-produzierenden St\u00e4mmen"},"content":{"rendered":"

Modifizierung von Protease-produzierenden St\u00e4mmen<\/strong><\/h1>\n

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Quick answer:<\/strong> Enzyme and food-processing ingredients are usually selected by substrate fit, pH and temperature window, dosage, and whether the end-use specification is acceptable for the target process. The strongest commercial choice is the one that performs consistently under real processing conditions.<\/p>\n

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Protease ist eine Enzymklasse, die die Hydrolyse von Peptidbindungen in Proteinen katalysiert und in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen weit verbreitet ist. Mit einem Anteil von etwa 60% an der Gesamtmenge der Enzyme ist sie eines der am h\u00e4ufigsten verwendeten Enzympr\u00e4parate in der industriellen Enzymbranche. Mikrobielle Proteasequellen sind reichlich vorhanden, vielf\u00e4ltig und leicht zu produzieren, so dass sie die Hauptquelle f\u00fcr Proteasen auf dem Markt darstellen. Die kommerzielle Produktion von Protease kann bis zum Beginn des letzten Jahrhunderts zur\u00fcckverfolgt werden, im Jahr 1908 haben die Deutschen begonnen, Bauchspeicheldr\u00fcsenenzym Gerben Leder zu verwenden, im Jahr 1911, die Vereinigten Staaten Wallerstein Unternehmen produziert Papain als Kl\u00e4rmittel f\u00fcr Bier. in den fr\u00fchen sechziger Jahren, die Niederlande produziert Waschmittel mit dem Zusatz von Protease. Dar\u00fcber hinaus auch mit der praktischen Durchf\u00fchrung hitzebest\u00e4ndig, s\u00e4urebest\u00e4ndig, salzbest\u00e4ndig Protease Produktion Bakterien Auswahl und Zucht, sowie Erd\u00f6l als Rohstoff Fermentation Produktion von alkalischen Protease Forschung kombiniert.<\/p>\n

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Es gibt viele Arten von Proteasen, und ihr Molekulargewicht, ihre r\u00e4umliche Struktur und ihre Funktion sind sehr unterschiedlich, aber jede Familie von Proteasen verf\u00fcgt \u00fcber eine hoch konservierte strukturelle Dom\u00e4ne. Derzeit sind mehr als 100 Arten von Proteasen kristallisiert oder hochgereinigt worden, und viele von ihnen sind hinsichtlich ihrer Prim\u00e4r- und Stereostruktur (Terti\u00e4rstruktur) aufgekl\u00e4rt worden.<\/p>\n

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2 Modifizierung von Proteasest\u00e4mmen<\/p>\n

Die Konstruktion von Bakterien zur effizienten Expression von Proteasen und die Optimierung ihrer enzymatischen Eigenschaften sind das Hauptanliegen in- und ausl\u00e4ndischer Wissenschaftler. Die dabei verwendeten Methoden sind: Mutationsz\u00fcchtung, Protoplasmafusion, Konstruktion gentechnisch ver\u00e4nderter Bakterien und gerichtete In-vitro-Evolutionstechnologie.<\/p>\n

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2.1 Mutagenesez\u00fcchtung und Protoplasmafusion<\/p>\n

Die Mutagenesez\u00fcchtung erfolgt haupts\u00e4chlich durch Strahlenmutagenese oder einige chemische Reagenzien, um Mutationen im genetischen Material des Bakteriums zu induzieren und mutierte St\u00e4mme mit hervorragenden Eigenschaften zu erhalten. Nach der UV-Mutagenese von enzymproduzierenden St\u00e4mmen durch Cai Wanling et al. erh\u00f6hte sich deren Enzymaktivit\u00e4t um 16% im Vergleich zum urspr\u00fcnglichen Stamm. Yanli Li et al. \u00fcberpr\u00fcften die neutrale Protease-produzierende Enzymaktivit\u00e4t von Aspergillus oryzae ZW-06 durch Co60-gerichtete Mutagenese auf bis zu 15.000 U\/g trockenen Quark, was 74% h\u00f6her war als die Aktivit\u00e4t vor der Mutagenese. Huang Hongying et al. kombinierten die Technologie der N+-Ionenimplantation mit niedriger Energie auf den Wildtyp Bacillus licheniformis viermal mit verschiedenen physikalisch-chemischen Mitteln der Mutagenese, um einen ertragreichen Stamm zu erhalten, der eine rohe Enzymaktivit\u00e4t von 12425. 9 U\/mL, 17,1 mal h\u00f6her als der Ausgangsstamm.<\/p>\n

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Die protoplasmatische Fusionstechnologie ist ein Verfahren, bei dem die Zellen eines biparentalen Stammes zur protoplasmatischen Fusion entmauert werden, um ihre Genome auszutauschen und zu rekombinieren, um stabile Rekombinanten zu erhalten. Pan Yanyun et al. beispielsweise nutzten die protoplasmatische Fusionsmethode, um Bacillus licheniformis 2709 mit Bacillus subtilis BD105 zu fusionieren, der den Klonierungsvektor f\u00fcr alkalische Proteasegene pDW2 enth\u00e4lt, um einen ertragreichen Stamm A16 zu erhalten, dessen Fermentationsenzymproduktion 50%-100% h\u00f6her ist als die von 2709 und dessen Enzymproduktion im Sch\u00fcttelkolbentest bis zu 30.000 U\/mL betr\u00e4gt.<\/p>\n

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2.2 Konstruktion von gentechnischen Bakterien<\/p>\n

F\u00fcr die Konstruktion von Ingenieurbakterien werden in der Regel geeignete Expressionswirte und Expressionsvektoren oder Expressionselemente ben\u00f6tigt. Zun\u00e4chst wird das Zielgen in den Expressionsvektor kloniert, um den rekombinanten Vektor zu erhalten, dann wird es in den Expressionswirt transformiert, durchl\u00e4uft den Screening-Prozess und erh\u00e4lt schlie\u00dflich den Hochertragsstamm-Prozess. Es ist auch m\u00f6glich, die exogenen Zielgenfragmente direkt in das Genom des Wirts zu integrieren, um ertragreiche St\u00e4mme zu erhalten.<\/p>\n

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[18.-20. Oktober] 2024 Die 2. Konferenz \u00fcber fortgeschrittene Enzymtechnik und Anwendungen der Enzymtechnologie<\/p>\n

Min Zhang et al. ligierten die Promotor-Signalpeptid-Sequenz (sacR) des sacB-Gens mit dem neutralen Proteasegen von Bacillus subtilis und klonierten sie in den Vektor pHP13, konstruierten den induzierbaren Expressionssekretionsvektor pHP13SN, der das neutrale Proteasegen enth\u00e4lt, und transformierten ihn dann in Bacillus subtilis DB104, der eine um 48% erh\u00f6hte Lebensf\u00e4higkeit des Enzyms im Vergleich zum Ausgangsstamm zeigte. wangHui et al. klonierten Banpr, eine neutrale Protease aus Bacillus amyloliquefaciens K11, und konstruierten ein rekombinantes Expressionsplasmid, pUB110-Banpr, mit Bacillus amyloliquefaciens K11 als Expressionswirt. Die Enzymaktivit\u00e4t in der Sch\u00fcttelkolbenfermentation erreichte 8995 \u00b1 250 U\/mL und 28084 \u00b1 1282 U\/mL in einem 15-Liter-Fermentationssystem, was viel mehr war als die des Industriestamms Bacillus subtilis AS.1398 (8000-10000 U\/mL).<\/p>\n

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2.3 Verbesserung der Protease-Eigenschaften<\/p>\n

Mit der Entwicklung gerichteter In-vitro-Evolutionstechniken k\u00f6nnen Proteine mit verbesserten oder neuartigen Funktionen durch zuf\u00e4llige Mutation kodierender Gene, DNAShuffling-Techniken und gerichtetes Screening ohne Kenntnis der dreidimensionalen Strukturinformationen und des Wirkmechanismus des Zielproteins gewonnen werden.<\/p>\n

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Die Stabilit\u00e4t des Enzyms ist ein Schl\u00fcsselfaktor f\u00fcr den Erfolg der Vermarktung. Die Enzymstabilit\u00e4t kann durch die Einf\u00fchrung von Salzbr\u00fccken, Disulfidbindungen, aromatischen Wechselwirkungen und die Erh\u00f6hung der Affinit\u00e4t des Enzyms f\u00fcr Calciumionen verbessert werden, wodurch die Steifigkeit des Molek\u00fcls durch gezielte Mutagenese erh\u00f6ht wird. Der Ersatz von Gly61 oder Ser98 der Protease BPN' durch Cys bzw. von beidem f\u00fchrte zu einer Erh\u00f6hung der thermischen Stabilit\u00e4t des Enzyms ohne \u00c4nderung der katalytischen Effizienz.<\/p>\n

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Durch Ersetzen von Val72 durch Ile, Ala92 durch Thr und Gly131 durch Asp der B. subtilis-Protease kann das mutierte Enzym bei 10 \u00b0C eine 2-mal h\u00f6here Substrataktivit\u00e4t als das wilde Enzym katalysieren. Im Jahr 2005 stellte das d\u00e4nische Unternehmen Novozymes eine Niedrigtemperatur-Protease \"Polarzyme\" vor, die Detergenzien zugesetzt werden kann. Durch die Zugabe von Polarzyme zum Waschmittel konnte die Waschtemperatur von 60\u00b0C und 40\u00b0C auf 30\u00b0C und 20\u00b0C gesenkt werden, wodurch 60% Strom eingespart wurden und der Absatz des Waschmittels \"carecoldwash\" mit Niedertemperaturprotease um das Siebenfache stieg.<\/p>\n

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3 Ausblick<\/p>\n

Proteasen werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, die eng mit unserem t\u00e4glichen Leben verbunden sind, und dieses Umfeld stellt hohe Anforderungen an die Produktion und Charakterisierung von Proteasen. Daher sind ein tieferes Verst\u00e4ndnis des katalytischen Mechanismus der Protease, die Beziehung zwischen r\u00e4umlicher Struktur und katalytischer Funktion und die gezielte Modifikation von enzymproduzierenden St\u00e4mmen, um den Anforderungen der industriellen Produktion gerecht zu werden, auch in Zukunft der Entwicklungstrend des Enzym-Engineering. Dar\u00fcber hinaus sollte neben der Auswahl und Z\u00fcchtung guter St\u00e4mme versucht werden, neue Expressionssysteme oder Koexpressionssysteme f\u00fcr mehrere Proteasegene zu konstruieren und weitere Expressionsvektoren f\u00fcr Proteasen zu konstruieren, um die effektive Expression verschiedener Komponenten zu realisieren und die Expressionsmenge, Enzymaktivit\u00e4t und Enzymstabilit\u00e4t weiter zu verbessern.<\/p>\n

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How buyers usually evaluate enzyme and food-processing ingredients<\/h2>\n

In enzyme and food-processing projects, the most useful decision frame is usually application fit plus process stability: which ingredient performs under the intended pH, temperature, time, and substrate conditions without creating a downstream quality or compliance problem.<\/p>\n