拟除虫菊酯水解酶的定向进化和分泌表达

拟除虫菊酯类农药是模拟天然除虫菊素由人工合成的一类杀虫剂，有效成分是天然菊素。主要用于防治农业害虫。残存的拟除虫菊酯可能对人体健康和生态系统有害。因此有必要开发一些有效的降解拟除虫菊酯残留的策略。生物降解通常被认为是消除环境污染物的安全，有效和廉价的方式。迄今为止，虽然已经克隆了几种拟除虫菊酯水解酯酶，但是没有关于具有高水解活性，良好的稳定性和高生产率的拟除虫菊酯水解酶的报道。而且几乎所有拟除虫菊酯水解酶都是细胞内酶，它们需要复杂的提取方案，并且具有易失活和产量低等方面的问题。

在本研究中，对一种拟除虫菊酯水解酯酶Sys410进行随机诱变，以增强其活性和热稳定性。通过随机诱变获得两个有益的突变，A171V和D256N，并产生突变体M2。突变体显示kcat
/ Km值提高1.5倍、催化活性提高2.46倍。最佳温度比野生型酶（55℃）高10℃。
40-65℃的半衰期为3.3-310倍。而且，突变体在70℃的半衰期为12小时，而Sys410在70℃完全失活。此外，所需基因在巴斯德毕赤酵母宿主系统中可以进行细胞外表达，可溶性表达水平达到689.7
mg / L。值得注意的是，该酶可以在中等温度下有效降解各种拟除虫菊酯，15分钟均有超过98％的水解率，这是迄今为止报道中最高效的。

这是在巴斯德毕赤酵母中关于拟除虫菊酯水解酯酶的随机诱变和分泌表达的第一份报告，并且该种水解酶具有产量高和纯度高等优点。广泛的底物特异性，高活性和热稳定性等优点使得突变体成为拟除虫菊酯残基生物降解的理想候选物。

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