酵素異性化とホウ酸アフィニティー吸着を組み合わせた、効率的なタグ투ース生合成のための相乗戦略

科学分野:

• バイオテクノロジー
• 酵素工学
• 分離科学

背景:

• タグ투ース生産は、反応平衡と精製困難性によって制限されます。
• ガラクトースからタグ투ースへの酵素変換は、類似の糖分離に課題があります。
• タグ투ース生産のためのラクトースの価値向上には、効率的な酵素戦略が必要です。

研究 の 目的:

• タグ투ース生産を強化するための統合戦略を開発すること。
• ガラクトースのタグ투ースへの異性化のために酵素をエンジニアリングおよび最適化すること。
• 選択的吸着を使用してタグ투ースの収率と純度を向上させること。

主な方法:

• ガラクトース異性化のために、中温性および高温性L-アラビノースイソメラーゼ（L-AIs）をエンジニアリングしました。
• ラクトースの価値向上のために、β-ガラクトシダーゼ（β-Gal）とL-AIsを使用した二酵素カスケードシステムを構築しました。
• タグ투ースの選択的吸着のために、低pKaホウ酸アフィニティー吸着剤（PBA@AR）を合成しました。

主要な成果:

• 最適化されたBtAIおよびLfAI酵素は、それぞれ47.68%および53.05%のタグ투ース収率を達成しました。
• 二酵素システムは、最大23.26%の収率でラクトースからタグ투ースを生成しました。
• 吸着支援異性化により、最終的なタグ투ース収率が67.07%に向上し、純度は95%を超えました。

結論:

• 酵素触媒と選択的吸着を統合することで、タグ투ース生産の限界を効果的に克服できます。
• エンジニアリングされたL-AIsと新規吸着剤は、ケトース生産のための効率的なアプローチを提供します。
• この戦略は、酵素タグ투ース合成における収率と純度の両方を大幅に向上させます。