以含有重組 L-精胺酸脫亞胺酶的固定化菌體進行 L-瓜胺酸之生產
學生姓名:
黃培騏
指導教授:
方翠筠
學 期:
113下
摘 要:
L-瓜胺酸(L-citrulline)在醫療保健產業上具不可忽視的商業價值，其可作為天然補充劑以預防癌症、中風、心臟病及改善性功能等。L-精胺酸脫
亞胺酶（L-arginine deiminase，ADI，EC 3.5.3.6）會不可逆地催化精胺酸(arginine)，將其水解為氨和 L-瓜胺酸。然而以生物技術生產酵素會受到如價格昂貴等各種限制，對於這些問題均可透過固定化技術予以克服；透過固定化酵素/菌體可增強保存期限和重複使用性而有利於工業化生產，從而達到降低生產成本及更高純度的產品回收率。源自 Lactococcus lactis subsp. cremoris NZ9000 之重組 L-精胺酸脫亞胺酶(簡稱 LnADI) ，其活性 102 U/mg，於 60°C 並含有鐵離子(Fe3+ 19 )的環境下會顯示出最高活性，而在 pH 4.5~8.0 間具有良好的穩定性，突變型 N3R 和 N327R LnADI 的熱穩定性皆有提升，具生產 L-瓜胺酸之應用潛力。
本研究將以具 pET-21b-LnADI 質體之重組大腸桿菌(Escherichia coli) 添加不同濃度組合的精胺酸和葡萄糖於培養基，製備可表現 LnADI 菌體，分析其可溶性蛋白質表現量，並探討含有 LnADI 的固定化菌體之最適固定化條 件，以獲得應用於生產 L-瓜胺酸之固定化菌體的最佳酵素活性及固定化效率。最後將最適固定化條件應用於熱穩定性提升之突變型 LnADI ，以提升固定化菌體之重複使用率。
期待透過本研究獲得製備含有 LnADI 固定化菌體之最適固定化條件、含有 LnADI 固定化菌體生產 L-瓜胺酸之最佳反應條件及其在生產 L-瓜胺酸時的產率與重複使用率。
亞胺酶（L-arginine deiminase，ADI，EC 3.5.3.6）會不可逆地催化精胺酸(arginine)，將其水解為氨和 L-瓜胺酸。然而以生物技術生產酵素會受到如價格昂貴等各種限制，對於這些問題均可透過固定化技術予以克服；透過固定化酵素/菌體可增強保存期限和重複使用性而有利於工業化生產，從而達到降低生產成本及更高純度的產品回收率。源自 Lactococcus lactis subsp. cremoris NZ9000 之重組 L-精胺酸脫亞胺酶(簡稱 LnADI) ，其活性 102 U/mg，於 60°C 並含有鐵離子(Fe3+ 19 )的環境下會顯示出最高活性，而在 pH 4.5~8.0 間具有良好的穩定性，突變型 N3R 和 N327R LnADI 的熱穩定性皆有提升，具生產 L-瓜胺酸之應用潛力。
本研究將以具 pET-21b-LnADI 質體之重組大腸桿菌(Escherichia coli) 添加不同濃度組合的精胺酸和葡萄糖於培養基，製備可表現 LnADI 菌體，分析其可溶性蛋白質表現量，並探討含有 LnADI 的固定化菌體之最適固定化條 件，以獲得應用於生產 L-瓜胺酸之固定化菌體的最佳酵素活性及固定化效率。最後將最適固定化條件應用於熱穩定性提升之突變型 LnADI ，以提升固定化菌體之重複使用率。
期待透過本研究獲得製備含有 LnADI 固定化菌體之最適固定化條件、含有 LnADI 固定化菌體生產 L-瓜胺酸之最佳反應條件及其在生產 L-瓜胺酸時的產率與重複使用率。
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