麦芽寡糖形成淀粉酶（MFAses）是将淀粉转化为功能性麦芽寡糖（MOS）的关键酶，MOS由2到10个通过α-1,4糖苷键连接的α-D-葡萄糖单元组成[1]。目前，由于MOS在食品工业中的优良加工适应性和在制药工业中的健康益处，引起了极大的商业兴趣[2]、[3]、[4]。然而，MOS的化学合成受到高成本和低产量的限制，而酶法合成则提供了一种经济高效且产量高的替代方案。
枯草芽孢杆菌（B. subtilis）由于其多种有利特性，被广泛用作重组蛋白表达的宿主。具体来说，它是一种食品级生物，具有经过验证的安全性记录，并且表现出出色的蛋白质分泌能力和高遗传可操作性[5]、[6]、[7]。因此，枯草芽孢杆菌是生产及工业应用BcMFAse的理想宿主。
该酶的高产率和高效催化活性对于高效生成水解产物至关重要。尽管某些MFAses已经显示出理想的水解效率，但由于其低产量，这些微生物MFAses的工业应用仍然不现实[8]、[9]、[10]。因此，开发一种高效生产BcMFAse的方法将能很好地满足需求。作为表达系统的一部分，启动子在蛋白质生产中起着重要作用[11]。与大肠杆菌（Escherichia coli）表达系统中高效且通用的T7启动子不同，枯草芽孢杆菌中的启动子通常普遍性较低。鉴定一个强启动子对于实现枯草芽孢杆菌中目标蛋白的高水平生产至关重要。因此，我们专注于优化BcMFAse的启动子表达。值得注意的是，甘油诱导型启动子在工业重组蛋白生产中具有巨大潜力。这种启动子不仅能够促进重组蛋白的高效表达，而且与其他诱导剂（如IPTG和木糖）相比，甘油更安全且更具成本效益[12]。然而，要实现BcMFAse的高水平生产，通常需要更多的启动子工程改造。优化发酵培养基组成和提高翻译效率是提高重组蛋白产量的重要策略。优化发酵培养基已被证明是一种有效的方法[13]、[14]、[15]、[16]。此外，许多针对5'-UTR的策略也被应用于提高翻译效率[17]、[18]、[19]、[20]、[21]。
在这项研究中，我们通过验证甘油诱导型启动子PGlpD、优化发酵培养基、评估同源启动子PGlpDL以及在5´-UTR构建双TISs来开发了一种高效的枯草芽孢杆菌表达系统，用于重组BcMFAse的生产。最终在摇瓶水平上实现了3137.5 U/mL的MFAse酶活性。本研究为BcMFAse的有效生产提供了一种有效方法，为其潜在的工业应用奠定了初步基础。
