为克服传统方法生产高分子质量果聚糖效率低、成本高的问题,突破规模化应用制约,本研究以柠檬明串珠菌BD1707为对象,通过基因组挖掘鉴定出2 个果聚糖蔗糖酶基因Lc-SacB1和Lc-SacB2。异源表达与功能分析表明,Lc-SacB2(分子质量130 kDa,为目前已知最大果聚糖蔗糖酶)兼具转果糖基活性与水解活性,其具有高催化效率(Kcat/Km=0.048 L/(s·mmol)),而Lc-SacB1仅保留水解功能且催化效率偏低(0.029 L/(s·mmol))。酶学性质对比显示,Lc-SacB2的最适反应条件(pH 5.5、30 ℃)与Lc-SacB1(pH 6.0、30 ℃)相近,并且Ca2+对双酶活性均具有显著促进作用,其中Lc-SacB2的相对酶活力提升134%,Lc-SacB1的激活效应更强(155%)。核磁共振波谱与凝胶渗透色谱的结果显示,Lc-SacB2产物为高分子质量的β-(2,6)-果聚糖(4.0×106 Da)。结构分析表明,Lc-SacB1底物通道入口的loop区空间位阻可能抑制果糖链延伸,无法催化果聚糖生成,导致其功能分化。本研究可为新型酶资源开发与分子改造提供理论依据,有助于推动果聚糖高效生物制造的产业化进程。
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