来源：Foods | 编译：DNA Lab Space
蛋白质谷氨酰胺酶（PG）能温和地将蛋白质侧链酰胺基转化为羧基，是改善食品蛋白功能性质的关键工具酶，但其传统纯化工艺复杂、成本高昂。本研究利用细胞表面展示技术在大肠杆菌表面表达PG，通过简单离心即可获得活性全细胞催化剂，并将该催化剂用于磷虾蛋白的脱酰胺改性，显著提升了蛋白质的溶解度与乳化性能，为低值蛋白高效增值提供了绿色酶学新路径。
研究背景
蛋白质谷氨酰胺酶（Protein Glutaminase, PG）能够特异性催化蛋白质中谷氨酰胺残基的侧链酰胺键水解，使酰胺基转变为羧基。这一脱酰胺反应会改变蛋白质表面的电荷分布，促使蛋白分子结构部分展开，从而改善蛋白质在接近等电点条件下的溶解性、乳化性和起泡性。因此，PG被公认为食品蛋白质绿色改性的重要工具酶。然而，PG在野生菌中的天然产量较低，传统纯化通常需要细胞破碎、硫酸铵沉淀、离子交换、凝胶过滤等多步分离操作，不仅收率低、周期长，而且成本高昂，严重阻碍了其在食品工业中的规模化应用。
细胞表面展示技术是一种将功能性蛋白质锚定在微生物细胞表面的生物技术。通过将目标酶与细菌冰核蛋白等锚定结构域融合表达，酶即可呈递于细胞表层，使整个细胞成为一个可回收的固定化酶微反应器。与游离酶相比，表面展示酶无需分离纯化即可直接参与催化，且稳定性高、可重复使用。磷虾蛋白富含必需氨基酸，是极具开发潜力的优质蛋白源，但其水溶性较差，在中性及弱酸性条件下容易聚集沉淀，限制其在食品体系中的广泛应用。本研究将细胞表面展示的PG用于磷虾蛋白脱酰胺改性，旨在探索一条简便、低成本、可持续的蛋白质功能改良路线。
研究方法
研究首先构建了蛋白质谷氨酰胺酶的表面展示表达体系。将PG基因与来自冰核蛋白的N端锚定序列融合，克隆至表达载体并转化大肠杆菌。经IPTG诱导后，融合蛋白在细胞表面表达。研究者采用SDS-PAGE分析全细胞蛋白谱、蛋白酶K处理实验及免疫荧光显微镜观察，多重验证PG已成功锚定于细胞外膜表面，而未滞留于周质或胞质。整体实验流程如图1所示。
随后，将展示PG的整细胞直接作为催化剂使用。由于酶固定在细胞表面，反应结束后可通过简单的离心操作