外切菊粉酶的酶学研究进展

菊粉富含于菊芋、菊苣等多种菊科植物中,是一种来源丰富的可再生资源。菊粉是一种由D 呋喃果糖经β-2, 1-糖苷键连接,还原端经α-1, 2-糖苷键连接1个葡萄糖残基构成的果聚糖。菊粉能被菊粉酶水解,生产果糖、高果糖浆、菊粉寡糖,可通过微生物发酵生产燃料酒精等产品,在食品、生物能源、医疗保健等方面都有重要应用,受到广泛关注。介绍外切菊粉酶的分类、来源、结构和催化机理,重点总结近10年微生物来源外切菊粉酶的重组表达和酶学性质情况,简述外切菊粉酶在食品、能源等方面的应用,展望外切菊粉酶的研究热点及方向。     

真菌和细菌纤维素酶的差别及内、外切葡聚糖苷酶的底物专一性

通常认为纤维素的降解过程,首先是纤维素酶（纤酶）分子吸附到纤维素表面,然后,内切葡聚糖苷酶（内切酶）在葡聚糖链的随机位点水解底物,产生寡聚糖;外切葡聚糖苷酶（外切酶）,从葡聚糖链的非还原端进行水解,主要产物为纤维二糖,需要两类酶的"协同"才能完成对纤维素的降解。纤维素酶分子由催化结构域（ｃａｔａｌｙｔｉｃｄｏｍａｉｎ,ＣＤ）、纤维素结合结构域（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ－ｂｉｎｄｉｎｇｄｏｍａｉｎ,ＣＢＤ）和一个连接桥（ｌｉｎｋｅｒ）三部分组成。近年来,纤维素酶分子结构与功能的研究取得了实质性的进展。不同…     

外切葡聚糖纤维二糖水解酶的分离纯化和部分性质研究

纤维素酶系包括内切葡聚糖酶,外切葡聚糖纤维二糖水解酶和葡萄糖昔酶三类酶．近年纤维素酶的结构与功能方面的研究有了很大进展[1～3]．目前,已有百余个不同菌种来源的纤维素酶的基因得到了克隆和表达,但主要为Trichodermareesei和Trichndermaviride产生的纤维素酶．TrichodemapseudokiningiiS-38是我们分离得到并易于培养的高产酶菌株[4]．我们采用固态发酵方法培养了该菌株,从发酵液中提纯了两个外切酶（cellobiohydrolase,EC3．21．91,CBH）组分,并测定了它们的部分酶学性质．1材料和方法1．1对硝基酚纤维二糖（P-nitrophenyl…     

纤维素酶滤纸酶活测定方法的改进

微生物的纤维素酶是多组分的酶系。用粘度法测CX酶活(内切β-1,4-葡聚糖酶)和以水杨苷等为底物测定β-葡萄糖苷酶活都能不受其它组分的影响而准确测得～纤酶系中这两个组分的活力。在菌种选育和酶的生产中,主要需了解一纤酶系作用于纤维性材料时产生还原糖的能力,这是C1酶(外切β-1,4-葡聚糖纤维二糖水解酶)与上述     

疏绵状嗜热丝孢菌外切β-葡聚糖酶的基因克隆与酶学特征

【目的】疏绵状嗜热丝孢菌是一种嗜热丝状真菌,具有合成与分泌多种耐热酶的能力,从中找寻酶活高、耐热性能优良的β-葡聚糖酶。【方法】对疏绵状嗜热丝孢菌其中一个外切β-葡聚糖酶的编码基因gln B进行克隆,并在毕赤酵母GS115中表达。【结果】在摇瓶水平上重组菌的产酶活为11.5 U/m L,重组酶在SDS-PAGE中的大小约为48 k D。重组Gln B最适作用温度为65°C,最适作用p H为5.0;在低于50°C或p H 3.0-10.0之间具有良好稳定性。重组酶水解海带三糖,首先生成单糖和二糖,延长酶作用时间,可以进一步将其中的二糖部分水解为单糖。【结论】疏绵状嗜热丝孢菌来源的重组酶Gln B为外切β-葡聚糖酶,具有较好的耐热性能和p H稳定性。     

外切纤维素酶的研究与应用进展

纤维素酶主要包括三大类：外切纤维素酶、内切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶。其中,外切纤维素酶因具有活性高、耐受性好、来源广等特点而被广泛应用于各种工业生产中。基于此,主要阐述了外切纤维素酶的分类、来源以及生化特性,介绍了外切纤维素酶的筛选及其水解产物分析的相关新技术,并综述了其在造纸业、食品加工业、制药业、纺织业、能源再生等工业领域中的应用进展,以期推动外切纤维素酶的深入研究及工业化应用。     

产外切葡聚糖酶真菌的筛选鉴定及毕赤酵母中的表达

【目的】外切葡聚糖酶是纤维素酶组分中一类对结晶纤维素有降解作用的酶类,如何提高外切葡聚糖酶活力是研究的关键问题。【方法】从筛选鉴定得到的一株产外切葡聚糖酶酶活较高的黑曲霉Asp-524菌株出发,通过PCR技术克隆得到外切葡聚糖酶基因序列,生物学信息分析后,构建了毕赤酵母诱导型表达载体,实现了该基因在毕赤酵母中的成功表达。【结果】抗性筛选得到的阳性转化子,用终浓度为1%甲醇诱导5 d后,酶活达到4.74 U/mL。酶学性质分析显示重组外切葡聚糖酶最适pH为5.0,pH稳定性分析显示在pH为4.0-6.0范围内相对稳定,酶活能保持在最高酶活力的80%以上,最适反应温度为50°C,经60°C保温1 h后,酶活仍能保持80%以上。【结论】结果说明该外切葡聚糖酶具有较好的热稳定性和pH稳定性,这一研究为纤维素酶的实际应用奠定了一定基础。     

产碱菌外切异麦芽三糖水解酶的产生和性质

从污染的右旋糖酐溶液中分离出一株外切异麦芽三糖水解酶(Exo-isomaltotrio-hydrolase,1,6-α-D-Glucan isomaltotriohydrolase EC 3.2.1.95)产生菌,经鉴定为产碱菌(Alcaligenes sp.).研究了酶的产生条件和基本性质.产酶最适培养基组成(%):右旋糖酐1.5、鱼粉蛋白胨1、酵母抽提物0.1、牛肉膏0.3、甲醇2,pH8.0,250ml三角瓶中装20ml培养基,于26℃200r/min旋转摇床上振荡培养48小时.酶的最适作用温度和pH分别为50℃和p H6.5—7.5,在pH5.0—10.6范围内稳定.在40℃保温24小时酶活力基本不变,50℃保温8小时剩余酶活力为71.8%,保温24小时剩余酶活力为44.2%,在55℃酶活力的半寿期为10 小时.金属离子Hg^(2+)、Ag^+对酶强烈抑制.水解右旋糖酐的终产物为异麦芽三糖,酶的作用方式为外切型.     

嗜热毛壳菌外切葡聚糖纤维二糖水解酶的纯化和部分性质研究

研究液体发酵嗜热毛壳菌(Chaetomium thermophilum)产生的一种外切葡聚糖纤维二糖水解酶的分离纯化及特性。粗酶液经硫酸铵沉淀、DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子层析、Sephacryl S-100分子筛层析、Q Sepharose Fast Flow强阴离子层析等步骤后获得凝胶电泳均一的外切葡聚糖纤维二糖水解酶。经12.5%SDS-PAGE和凝胶过滤层析方法测得该酶的分子量大小约为66.3kDa和67.1kDa。该酶反应的最适温度和pH值分别为65℃和5.0。在60℃以下酶比较稳定,在70℃酶的半衰期为1h,在80℃下保温20min仍具有20%的活性,该酶的热稳定性较中温真菌的同类酶高,与国外报道的嗜热真菌的同类酶热稳定性接近。以pNPC为底物的Km值为0.956mmol/L。     

真核生物核酸外切体(exosome)的研究进展

RNA的加工和降解是调控基因时空表达的重要步骤,在调节生物体的生长和发育过程中起着至关重要的作用.几乎所有的RNA都是从一条长的前体加工处理而来,形成成熟的RNA发挥功能,之后进行降解.RNA的降解需要5′-3′核酸外切酶、3′-5′核酸外切酶及核酸内切酶的参与.在真核细胞中,部分3′-5′核酸外切酶所进行的RNA降解依赖于一种称为核酸外切体(exosome)的复合物.该复合物由9个核心蛋白亚基组成,已有的证据表明,其广泛参与了动物、酵母及植物体中多种RNA的加工和降解过程.本文综述了真核生物中核酸外切体的研究进展,讨论了该复合体在RNA加工降解过程中的作用机制.     

固定化克鲁维酵母Y-179外切菊粉酶的研究

鹰嘴豆孢克鲁维酵母(Kluveromyces cicerisporus Y-179)分泌的糖基化菊粉外切酶经高碘酸钠氧化其分子表面的糖链产生醛基,再共价结合于氨基型固定化载体ZH-HA上,固定化酶活力达到4 000 U/g湿载体。所制备的固定化酶在pH 3.5和70℃温度下表现出最大反应活性,该固定化酶pH稳定性和热稳定性较游离酶明显提高。固定化酶在分批式反应器中重复水解菊粉50批次,活力没有明显损失,表现出良好的工作稳定性。     

纤维二糖抑制外切纤维素酶水解作用机理的分析

纤维二糖是纤维素分子的结构单元, 也是纤维素酶水解纤维素时的主要产物. 它能强烈抑制纤维素酶的水解作用, 但并不影响酶对纤维素的吸附. 红外、荧光、圆二色谱分析表明, 纤维二糖可结合在外切纤维素酶活性部位附近的色氨酸残基上形成“位阻效应”, 从而阻止纤维素分子链进入活性中心. 同时, 结合纤维二糖后, 外切纤维素酶分子构象发生了较大变化, 致使吸附纤维素后不能导致微纤维的分离, 为“无效吸附”.     

外切体研究进展

外切体是酿酒酵母中鉴定的一个保守复合体,具有3′外切核酸酶的活性.10个核心亚基,除Csl4p/Ski4p外,在体外都具有3′外切核酸酶的活性.外切体在多种RNA的代谢中起重要作用.外切体普遍存在于真核生物中,并与真核基因的表达调控密切相关.     

外切核酸酶Ⅲ介导的DNA分子克隆

DNA克隆技术,作为最基本的现代分子生物学实验技术之一, 已经成为生物医学研究领域的重要研究手段。传统的分子克隆方法需要经过限制性内切酶酶切和DNA连接酶连接的步骤,是否存在合适的酶切位点和DNA连接酶的效率成为影响克隆的重要限制因素。本文描述了一种由外切核酸酶Ⅲ介导的,以3′-5′外切核酸酶活性和细菌细胞内DNA修复机制为理论基础的DNA分子克隆方法,称为不依赖连接酶的分子克隆（ligation-independent cloning, LIC）|证明了该方法的高效性和可靠性,并进一步对酶的用量、反应温度、反应时间、片段载体比例和量等多个参数进行了优化,建立了一种快速、简便和高效的DNA克隆方法。     

厌氧菌Sunxiuqinia sp. SH-52外切型海藻酸裂解酶的异源表达及酶学特征

【背景】目前已报道的海藻酸分解菌多数为好氧菌,未见有关厌氧菌的报道。从分离的海藻酸分解菌中表征的海藻酸裂解酶大多为内切型海藻酸裂解酶,外切型较少。【目的】研究来自厌氧海藻酸分解菌的海藻酸裂解酶基因,表征新型海藻酸裂解酶并阐明其酶学性质,为海藻酸裂解酶的多样性和微生物降解海藻酸机制提供理论依据。【方法】对来自厌氧海藻酸分解菌Sunxiuqinia sp. SH-52的海藻酸裂解酶SHA-4编码基因进行克隆,分析基因序列,构建重组质粒PGEX-4T-1-SHA-4并在大肠杆菌中实现异源表达,经纯化后对其酶学性质及降解特征进行研究。【结果】该酶在28°C、用0.1 mmol/L IPTG (异丙基-β-D-硫代半乳糖苷)条件下诱导6 h达到最大表达量,纯化后酶的比活力达到21 U/mg。酶学性质分析表明SHA-4的最适温度为37°C;最适pH为7.5;对PolyMG (杂聚古罗糖醛酸-甘露糖醛酸嵌段)具有底物偏好性;Na+对该酶的活性具有抑制作用,而金属离子Cu~(2+)具有明显促进作用,使活性提高了约168%;SHA-4催化海藻酸的Km值为2.5 mg/mL,Vmax为8.7 mg/(mL·min);SHA-4为外切型海藻酸裂解酶,降解海藻酸终产物为单糖。【结论】异源表达了来自一株厌氧海藻酸分解菌Sunxiuqiniasp.SH-52的海藻酸裂解酶SHA-4,该酶是PL6家族中第一个对PolyMG有底物偏好性的外切型海藻酸裂解酶,而且活性较高,作为工具酶有很好的应用前景,为海藻酸降解机制的探索提供了新的线索。     

研究纤维素酶活时测定还原糖方法的选择

常用的纤维素酶活力测定方法中,除内切葡聚糖酶活用粘度法外,其余均为测定底物酶解后还原糖的生成量。一般都以葡萄糖为标准,用3,5-二硝基水杨酸法(DNS)法、Somogyi法或铁氰化钾法进行测定。已知纤维素的酶解是在纤酶系的作用下逐渐解聚的过程。酶解液中的还原糖包括有葡萄糖和聚合度不等的纤维寡糖,其比例则因纤酶系和酶解条件而异。虽然Miller等     

琼胶酶酶解2种紫菜及酶解成分分析

研究琼胶酶对坛紫菜和条斑紫菜的降解作用,以降解获得的还原糖为指标,通过正交试验获得酶解的最佳工艺:料液比为1∶30(V/V),酶与底物比4.0∶2(m L/g),温度38℃,反应时间3 h。在此条件下制备坛紫菜和条斑紫菜酶解液,以两种紫菜酶解前原液作为对照,对其成分进行测定比较。结果表明:坛紫菜和条斑紫菜均可被琼胶酶有效降解,降解后总糖、还原糖、氨基酸态氮、游离氨基酸及可溶性固形物含量均明显增加,尤以总糖和还原糖的增加量最为突出,分别为43.68 mg/g和14.87 mg/g;蛋白质、灰分在酶解前后含量变化不大;根据各物质含量测定结果,坛紫菜的酶解效果优于条斑紫菜,条斑紫菜的呈味氨基酸含量优于坛紫菜,具有较好的风味。     

组氨酸标签位置对重组鹰嘴豆孢克鲁维酵母外切菊粉酶活性的影响

为了研究His_6-tag标签位置对鹰嘴豆孢克鲁维酵母CBS4857外切菊粉酶(Kluyveromyces cicerisporus CBS4857 exo-inulinase,KcINU1)酶活性的影响,实验首先根据Swiss-Model构建的KcINU1三维模型预测了组氨酸标签在KcINU1的位置,然后将编码His_6-tag的基因通过PCR方法分别引入到kcINU1的N端和C端,并将重组的kcINU1基因克隆到毕赤酵母表达载体pPICZαA,重组质粒进一步经电转化法整合到毕赤酵母宿主菌X-33中,最后用甲醇诱导进行分泌表达,镍柱亲和层析法纯化目的蛋白,DNS去进行外切菊粉酶的活性测定。结果显示,实验中成功表达了具有活性的、His_6-tag标签位置不同的重组蛋白,并且N-His_6-KcINU1糖基化程度比KcINU1-His-C高,后者的比活是前者的82.2%,表明N端携带His_6-tag标签不影响蛋白的糖基化修饰,可以保持较高的酶活。该研究为获得高活性且便于分离纯化的重组KcINU1奠定了基础,对糖苷水解酶32家族标签位置的选择具有指导意义。     

微紫青霉外切葡聚糖纤维二糖水解酶（CBHI）的纤维素结合结构域及其链结区非水解性破坏纤维素结晶区结构

天然纤维素的结晶区必需在内、外切纤维素酶的协同作用下,始可被降解,这是纤维素降解的限速步骤。内、外切纤维素酶均为β－1,4－糖苷键的水解酶,但单一的内、外切纤维素酶却都不能水解天然纤维素的结晶区。内、外切纤维素酶怎样协同降解纤维素的机理一直未得阐明,是天然纤维素降解机制研究中的难点。纤维素酶分子是由具有催化功能的催化结构域（catalytic domain,CD）和具有结合纤维素功能的纤维素结合（吸附）结构域（cellulse biding domain,CBD）及涟结它们的链结区（linker）序列组成。已知一细菌的CBD在吸附纤维素后,纤维素聚合物断裂形成短小纤维,但这一现象还未在真菌中有类似发现,通过对插入质粒pUC-18上的微紫青霉外切葡聚糖纤维二糖水解酶CBHI的 cDNA基因,进行系列序列定向缺失等体外操作,得到了催化结构域序列缺失的重组质粒,转化大肠杆菌JM109后,利用纤维素结合结构域CBD可吸附纤维素的特性,筛选到含CBD编码区的转化子PUC18G,生产出了LacZ－CBD融合蛋白,经木瓜蛋白酶有限酶切后,分离纯化得到了CBD结构域及其链结区称为：CBDCBHI。经X光衍射、红外光谱分析、热活力测定和扫描电镜观察表明,CBDCBHI吸附纤维素后,能够导致纤维素聚合物氢键断裂,结晶度减低和形成短纤维,从而在底物可及性上为内切葡聚糖酶的水解糖化作用提供了条件,为真菌内、外切纤维素酶协同降解天然纤维素的作用机制提供了实验支持,并提出了内切纤维素酶的水解作用可为外切纤维素酶吸附纤维素提供能量的推论。     

嗜热毁丝菌外切葡聚糖苷酶CBH1环状结构对酶活性及热稳定性的影响

糖苷水解酶第七家族(GH7)的外切葡聚糖苷酶(exo-1,4-β-D-glucanase),又称为纤维素生物降解酶(CBHs),在其催化中心活性通道的顶端有1个环状结构,嗜热毁丝菌(Myceliophthora thermophila)第七家族外切葡聚糖苷酶CBH1的环状结构(LS,Loop Structure)由9个氨基酸组成,即G245-Y253,但其对酶特性影响机制尚不清楚。本文构建环状结构缺失突变体CBH1-DM﹝Δ(G245-Y253)﹞以研究该结构对酶特性的影响。野生酶WT与突变酶CBH1-DM通过毕赤酵母表达并纯化,将纯化产物进行酶学性质的测定及分析。研究结果显示野生酶和突变酶的最适反应温度和最适p H值均相同,分别为50℃和5.0。CBH1-DM的比活力为2.42 U/mg,是WT(1.17 U/mg)的2.1倍。野生酶与突变酶在70℃处理1 h后,野生酶仅剩余35%的酶活力,而突变酶剩余70%的酶活力,具有较好的热稳定性。研究表明环状结构对酶的活性及热稳定性具有显著影响。