多策略协同优化新型α-氨基酸酯酰基转移酶（AET）的高效表达与功能表征

本研究针对α-氨基酸酯酰基转移酶（AET）表达效率低的技术瓶颈，通过基因挖掘获得6种新型AET基因，结合密码子优化、氨基酸序列修饰和启动子工程等多策略协同优化，最终使重组菌株Em2M1的酶活提升至741.83 U/mL（20℃），较原始菌株提高数十倍并超越已报道水平。该研究为ATP非依赖型二肽合成提供了高效酶工具，具有重要工业应用价值。

　　

在生物医药和食品工业领域，二肽因其独特的生理功能和风味特性备受关注。传统化学合成法需引入保护基团且依赖ATP供能，导致成本高昂。α-氨基酸酯酰基转移酶（AET）作为一种ATP非依赖型二肽合成酶，能以氨基酸酯和氨基酸为底物直接催化反应，但现有AET存在表达量低、易形成包涵体等问题。国家自然科学基金资助的研究团队通过系统性策略攻克了这一技术难题。

研究团队首先通过基因挖掘从Elizabethkingia miricola等微生物中鉴定出6种新型AET基因，但初始表达均不理想。为解决此问题，研究人员采用三大关键技术：（1）基于E. coli密码子偏好性优化核酸序列；（2）通过氨基酸序列修饰改善蛋白可溶性；（3）运用启动子工程精细调控表达强度。这些方法显著减少了包涵体形成并提升可溶性表达。

【Preliminary expression of AET and optimization of nucleotide sequence】
研究发现传统T7表达系统在28℃下酶活仅为1.2-4.8 U/mL。通过密码子优化使GC含量从49.3%调整至54.1%，并引入N端His标签，使重组蛋白表达量提升3.5倍。

【Conclusion】
最终获得的Em2M1菌株在20℃下酶活达741.83 U/mL，创下AET表达新纪录。该菌株对Val-Met和Gly-Phe等二肽的合成效率较野生型提高42倍，且热稳定性显著改善（50℃半衰期延长至8小时）。

这项研究不仅提供了高效AET表达方案，更通过多维度优化策略为其他难表达酶的生产树立了范式。其突破性在于：首次实现Elizabethkingia miricola来源AET的高效异源表达；建立的"序列-宿主-表达"协同优化体系可推广至其他工业酶开发；为绿色合成高值二肽奠定了酶学基础。论文成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为生物制造领域提供了重要技术支撑。