乳糖诱导优化实现人源乙醛脱氢酶2在大肠杆菌中的高效可溶性表达

本文系统优化了人源乙醛脱氢酶2（ALDH2）在大肠杆菌中的可溶性表达条件，通过对比IPTG和乳糖诱导策略，显著提高了酶产量（乳糖诱导达48.7±1.2 μg/mL）并解析了酶学特性（最适活性9.7 U/mL，37℃/pH 8.0），为酒精相关疾病研究及易聚集酶的生产提供了实用方案。

　　

Highlight

酶在工业应用中的潜力常受限于热稳定性、催化活性和溶解度。本研究将ALDH2基因克隆至大肠杆菌，但重组ALDH2蛋白的低溶解度严重制约其工业应用。虽然定向进化或蛋白质工程（如DE2-852突变体设计）可改善溶解度，但这些方法需大量筛选且可能影响酶活性。

表达条件优化策略

本研究通过系统优化诱导温度、诱导剂浓度、诱导时长和转速等参数，显著提升ALDH2溶解度。特别对比了IPTG和乳糖的诱导效果：乳糖作为低成本、无毒的替代诱导剂，在优化条件下使ALDH2产量提升7.8倍（达48.7±1.2 μg/mL），略优于IPTG（7.1倍提升）。

酶学特性分析

纯化后的ALDH2在37℃、pH 8.0时展现最佳活性（9.7 U/mL），证实优化后的蛋白具备完整催化功能。该策略为其他易形成包涵体的酶提供了无需复杂突变即可实现高溶性的实用路径。

讨论

ALDH2的低溶解度是异源表达的主要挑战。与传统包涵体复性或标签融合法相比，本研究的条件优化法更经济高效，且避免了突变可能引发的构象变化风险。乳糖诱导的成功进一步拓展了大肠杆菌表达体系在规模化生产中的应用潜力。