基因工程在糖苷酶研究中的应用_关于马福祥的故事

基因工程在糖苷酶研究中的应用_关于马福祥的故事

进入21世纪前后，张树政开创的糖苷酶研究，在她的学生和接班团队的继续研究中，更多地采用了基因工程手段。

有张树政署名的有关酶基因工程的论文，最早的是1995年发表在《生物工程学报》上的“耐热DNA聚合酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达”，虽然研究的是耐热DNA聚合酶，但表明该研究集体已经掌握有关技术并开始在基因工程研究中得到成功。随后张树政的研究生们在《中国科学》上发表了“西方许旺酵母α淀粉酶的基因克隆及其在啤酒酵母中的高效表达与分泌”，他们自许旺氏酵母中克隆了α淀粉酶基因，并在酿酒酵母中表达，其优点是具有明显的脱枝链活力，即水解α1，6糖苷键水解活力，这是葡萄糖淀粉酶催化活力的一部分，可部分代替葡萄糖淀粉酶功能，该酶可在60℃被不可逆抑活，可方便地灭活，不影响后续工艺，在酿酒和面包焙制过程中有特殊优点。高效表达和分泌α淀粉酶，从而使酵母菌能直接以淀粉为碳源进行发酵。同时由于选用了原养型啤酒酵母作为受体菌株，利用生成菌株转化，可直接测定该诱变菌株的工艺用途，如产酒精等，其结果可指导生产。

(一) 人胎肝唾液酸转移酶

张树政在1998年曾指导过有关产生唾液酸的菌种筛选工作，后来，她和她的学生们在了解到唾液酸转移酶的研究，是了解糖缀合物唾液酸化的调控机制的关键，但此时对其如何调控而导致多种细胞过程的原因，尚知之甚少。当时已知至少有12种不同的有严格底物特异性的唾液酸转移酶，为研究人胎肝唾液酸化糖缀合物的生物合成机制及了解它们在胚胎时期及疾病过程中的生物学作用，他们试图用已克隆的13种唾液酸转移酶基因的序列信息分离人胎肝唾液酸转移酶cDNA。从人胎肝cDNA文库中克隆了一个编码唾液酸转移酶的cDNA。这项更多属于基础性研究的成果，为糖生物学的深入研究作了初步的工作。他们又以这些研究结果为基础，利用基因工程手段，获得了生产唾液酸的某些菌种，为将来投入生产作了一定的准备。

(二) 海藻糖(www.guayunfan.com)海藻糖作为一种非还原性二糖，广泛存在于藻类、细菌、酵母菌、昆虫和无脊椎动物体内，除作为一种储存性碳源外，还可以在生物处于逆境时有效保护细胞膜、蛋白质和核酸等。海藻糖的用途十分广泛，如可以用来替代血浆作为疫苗等生物制品的稳定剂。由于在酵母菌细胞中海藻糖由6磷酸海藻糖合成酶和海藻糖磷酸酯酶两种酶的作用进行合成，张树政研究组在筛选到高产海藻糖的酿酒酵母菌株，构建了其cDNA文库，并从中克隆到6磷酸海藻糖合成酶基因，然后他们将来源于嗜酸热古菌芝田硫化叶菌B12的麦芽寡糖基海藻糖合酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶基因在大肠杆菌中获得表达，利用这两种酶，分别以麦芽寡糖和淀粉为转化底物，在pH5.5，60℃条件下合成海藻糖。同时得知这两种酶合成海藻糖时能利用的最小底物是麦芽四糖，海藻糖产率与麦芽寡糖链长正相关。同时还发现两个酶都具有轻微的α1，4葡萄糖苷酶活性，能在麦芽寡糖还原末端水解α1，4糖苷键，生成葡萄糖分子，推测海藻糖合成酶可能有两个不同的催化活性中心。基因工程菌株可在常温培养，生长快，产酶活力高，重组酶与原始菌株的酶具有同样好的性能，很有工业化应用前景。为提高该基因工程菌中新型淀粉酶的表达水平，提高其酶活力，对影响该工程菌表达的条件作了研究。他们还发现了其中一种是新型的α淀粉酶，其底物特异性和水解方式非常特殊。张树政领导的研究组还研究过L门冬酰胺酶基因在大肠杆菌中的克隆和表达,并对该酶的工程菌株之培养条件及稳定性进行过研究。还进行过多聚唾液酸对L天冬酰胺酶的修饰及修饰酶特性研究。

截至2008年，张树政开创的研究组的科研工作者们在国内外学术期刊上发表了20多篇有关糖的基因工程文章，其中仍以糖苷酶有关的内容为主。既有某些编码酶的基因的克隆与测序，也有基因表达和表达产物的纯化与性质研究。