信号肽筛选和RBS优化的组合策略提高角蛋白酶在枯草芽孢杆菌中的胞外表达

角蛋白酶(keratinase)是一类能够特异性降解角蛋白的蛋白酶，在废弃物回收、皮革纺织和饲料添加等领域有着广泛的应用前景。然而，较低的胞外蛋白含量仍是重组角蛋白酶开发的主要问题。前期研究中已经获得了一株重组枯草芽孢杆菌Bacillus subtEtoposide浓度ilis WB600-p43NMK-Ker，在摇瓶水平下，其胞外角蛋白酶活力为10.4 KU/mL，在SDS-PAGE分析中发现角蛋白酶所在条带颜色较浅，说明其胞外表达量较低。该研究考察了信号肽和核糖体结合位点（ribosome binding site，RBS）对角蛋白酶胞外表达量的影响。通过枯草芽孢杆菌内源信号肽替换，筛选得到的带有SP_(dacB)的重组菌株的分泌能力显著提升，其胞外角蛋白酶活力达到84.3 KU/mL，约为出发菌株theranostic nanomedicines胞外酶活力的8.1倍。在此基础上，通过对RBS进行基于高效突变位点的半理性预测的饱和突变，筛选得到的1株高产菌株R16D12，其胞外酶活达到109.1 kU/mL，较RBS优化前提高了29%，是出发菌株胞外酶活力的10.5倍。研究结果表明，信号肽筛选和RBS优化的组合策略显著提高了角蛋白酶在枯草芽孢杆菌中的胞外表达量，为后续研究与应用奠定了基Smoothened Agonist IC50础。