近期，江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室中西秀树教授团队李子杰副教授课题组在脂肪酶的高效表达、改造及其在生物柴油的合成方面取得重要进展，研究成果“Enhancement of thermostability and expression level ofRasamsonia emersoniilipase inPichia pastorisand its application in biodiesel production in a continuous flow reactor”正式发表于International Journal of Biological Macromolecules。(Top期刊、中科院一区，IF = 7.7)

（↑扫码跳转至原文）

脂肪酶（EC 3.1.1.3）是一种三酰基甘油酰基水解酶，属于α/β水解酶家族，可催化脂质底物水解为脂肪酸、甘油、甘油单酯和二酯。由于脂肪酶具有良好的催化效率和环境兼容性，在食品、医药、造纸、皮革和能源工业等多个领域得到广泛应用。Rasamsonia emersoni来源的酸性脂肪酶LIPR具有很强的甲醇耐受性，因此在生物柴油合成方面具有极大的潜力。然而，LIPR有限的热稳定性和在大肠杆菌中较低的表达水平是其应用于生物柴油合成的主要障碍。因此，旨在提高LIPR热稳定性的理性设计以及通过组合优化策略，在毕赤酵母中实现LIPR的高效表达具有重要的科学意义和应用价值。首先通过理性改造获得LIPR热稳定性和活性均提高的二硫键突变体。随后，通过计算折叠自由能（ΔΔG）的变化，将第214位氨基酸位点突变为疏水氨基酸，得到热稳定性和活性进一步显著提升的突变体。为了在毕赤酵母中实现LIPR的高效表达，进行了一系列组合优化，包括使用信号肽Mss、共表达分子伴侣PDI、敲除液泡分选受体VPS10-01以及过表达二羟丙酮合成酶DAS2。最终，经组合优化的突变菌株GS54在5 L生物反应器中进行高密度发酵培养，酶活达到13620 U/mL。此外，还验证了突变体GS54-LIPR的生物柴油合成能力，其在摇瓶中反应24小时后，生物柴油产率为52.2%，是未经改造LIPR的4.3倍。最后，采用连续流动系统在3小时内将生物柴油产率进一步提高到73.6%，证明了连续流反应器在增强酶生物催化方面的作用。上述结果表明工程化的GS54-LIPR突变体脂肪酶是一种高效的生物催化剂，可在连续流动反应中持续生产生物柴油。

▲ 图形摘要

李子杰副教授为论文通讯作者，2020级博士研究生汪步青为第一作者。上述研究得到了国家自然科学基金（32171475）、山东省重大科技创新工程（2019JZZY011006）等项目资助。

近年来中西秀树教授团队在酵母表达系统及其应用方面取得了丰硕成果，相关研究发表在International Journal of Biological Macromolecules (2024)、Journal of the Science of Food and Agriculture (2024)、Biotechnology Journal (2023)、ACS Catalysis (2022)、Journal of Agricultural and Food Chemistry (2022、2020、2019)、微生物学报（2022）等本领域权威期刊。