低成本、可放大的SUMO/pelB融合表达硫酸软骨素酶B的制备工艺

doi:10.19586/j.2095-2341.2025.0049

生物技术进展 ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (5): 882-887.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2025.0049

低成本、可放大的SUMO/pelB融合表达硫酸软骨素酶B的制备工艺

支艳艳(), 徐晓峰, 栗凤娟, 文良柱()

安徽合城生物医药科技有限公司，合肥 230000

收稿日期:2025-04-15 接受日期:2025-06-16 出版日期:2025-09-25 发布日期:2025-11-11
通讯作者: 文良柱
作者简介:支艳艳 E-mail: 344800767@qq.com；

A Low-cost and Scalable Preparation Process for SUMO/pelB Fusion Expression of Chondroitinase B

Yanyan ZHI(), Xiaofeng XU, Fengjuan LI, Liangzhu WEN()

Anhui Hecheng Biomedical Technology Co. ，Ltd. ，Hefei 230000，China

Received:2025-04-15 Accepted:2025-06-16 Online:2025-09-25 Published:2025-11-11
Contact: Liangzhu WEN

摘要/Abstract

摘要：

硫酸软骨素酶B（chondroitinase B，ChSase B）是一种钙依赖型裂解酶，能够特异性降解硫酸软骨素B。通过构建pelB/SUMO/ChSase B串联融合表达系统，开发了一种高产量、高纯度、低成本且易于放大的酶制备工艺。通过信号肽pelB引导周质分泌和小分子泛素修饰蛋白（small ubiquitin-like modifier，SUMO）标签增强可溶性表达，在大肠杆菌BL21(DE3)中实现了高效表达。采用国产新型亲和填料结合阴离子交换层析，建立了无重金属污染的纯化流程，最终获得高效液相色谱（high performance liquid chromatography， HPLC）纯度95.4%、比活力374.87 U·mg^-1、发酵液产量达到873.14 mg·L^-1的冻干酶制剂。工艺放大试验证实，从5 L到30 L规模单位产量提升了35%，冻干粉在-20 ℃储存12个月活性保留率>90%。该工艺具有环境友好性和产业化潜力，为ChSase B的规模化生产提供了可靠的解决方案。

关键词: 硫酸软骨素酶B, 大肠杆菌, 小分子泛素样修饰蛋白, 亲和层析, 工艺放大

Abstract:

Chondroitinase B （ChSase B） is a calcium-dependent endopeptidase that can specifically degrade chondroitin sulfate B. In this study， a high-yield， high-purity， low-cost， and scalable enzyme preparation process was developed by constructing a pelB/SUMO/ChSase B tandem fusion expression system. Through the guidance of the signal peptide pelB for periplasmic secretion and the small ubiquitin-like modifier （SUMO） tag to enhance soluble expression， efficient expression was achieved in Escherichiacoli BL21（DE3）. Using domestic new affinity resins combined with anion exchange chromatography， a purification process without heavy metal contamination was established. Finally， a freeze-dried enzyme preparation with an high performance liquid chromatography purity of 95.4%， specific activity of 374.87 U·mg^-1，and fermentation liquid yield of 873.14 mg·L^-1was obtained. Process scale-up experiments confirmed that the unit production increased by 35% from 5 L to 30 L， and the activity retention rate of the freeze-dried powder at -20 ℃ for 12 months was >90%. This process is environmentally friendly and has industrialization potential， providing a reliable solution for the large-scale production of ChSase B.

Key words: chondroitinase B, Escherichia coli, SUMO, affinity chromatography, process scale-up

中图分类号:

Q814

支艳艳, 徐晓峰, 栗凤娟, 文良柱. 低成本、可放大的SUMO/pelB融合表达硫酸软骨素酶B的制备工艺[J]. 生物技术进展, 2025, 15(5): 882-887.

Yanyan ZHI, Xiaofeng XU, Fengjuan LI, Liangzhu WEN. A Low-cost and Scalable Preparation Process for SUMO/pelB Fusion Expression of Chondroitinase B[J]. Current Biotechnology, 2025, 15(5): 882-887.

图/表 6

图1 菌株筛选图谱注：M—蛋白Marker；泳道1—发酵诱导后；泳道2—发酵诱导前。

Fig. 1 Strain screening profile

图2 菌体破菌后SDS-PAGE电泳检测注：M—蛋白Marker；泳道1—破菌缓冲液1破碎上清；泳道 2—破菌缓冲液2破碎上清。

Fig. 2 SDS-PAGE electrophoresis detection of cell lysates

图3 镍亲和层析纯化SDS-PAGE分析注：M—蛋白Marker；泳道1~5—洗脱峰1~5。

Fig. 3 SDS-PAGE analysis of Ni-affinity chromatography purification

图4 阴离子层析纯化SDS-PAGE分析注：M—蛋白Marker；泳道1—纯化洗脱峰1；泳道2—纯化洗脱峰2。

Fig. 4 SDS-PAGE analysis of anion-exchange chromatography purification

图5 冻干粉HPLC检测图谱

Fig. 5 HPLC detection spectrum of lyophilized powder

表1 冻干粉放置稳定性

Table 1 Storage stability of freeze-dried powder

时间/月	纯度/%	酶活/（U·mg^-1）
0	95.42	374.87
1	95.25	379.26
3	94.01	373.31
6	93.39	351.62
12	92.54	328.11

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低成本、可放大的SUMO/pelB融合表达硫酸软骨素酶B的制备工艺

A Low-cost and Scalable Preparation Process for SUMO/pelB Fusion Expression of Chondroitinase B

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