福寿螺（Ampullaria crossean）内源性多功能纤维素酶基因的克隆

迄今为止已克隆的动物纤维素酶基因都是编码内切—β—1,4—葡聚糖酶或β—葡萄糖苷酶的,还没有有关动物外切—β—1,4—葡聚糖酶基因的报道。并且,动物是否对植物细胞壁的另一主要成分木聚糖具有水解能力也依然是个疑问。已经由草食性软体动物福寿螺的胃液中纯化得到一种纤维素酶,该酶同时具有外切β—1,4—葡聚糖酶、内切β—1,4—葡聚糖酶和内切β—1,4—木聚糖酶等三种活性,是一种多功能纤维素酶(命名为EGX)。在此基础上,从福寿螺胃组织中克隆得到的EGX cDNA开放阅读框全长为1185bp,共编码395个氨基酸。由氨基酸顺序同源和活性部位的保守顺序的比较分析,EGX可归属于糖苷水解酶第10家族。该多功能纤维素酶cDNA在毕赤酵母(Pichia pastoris)中表达的产物具有水解外切β—1,4—葡聚糖酶底物(pNPC),羧甲基纤维素(内切β—1,4—葡聚糖酶的底物)和木聚糖(木聚糖酶的底物)的活力。另外也从福寿螺卵巢组织中获得编码福寿螺多功能纤维素酶．EGX基因,长度为4892bp,含有9个外显子和8个内含子。8个内含子分别位于开放阅读框的74bp、122bp、280bp、336bp、473bp、646bp、753bp和972bp处。以上结果证明了多功能纤维素酶EGX是福寿螺自身产生的,同时也证明了福寿螺具有与微生物相似的纤维素酶系,即也含有内源性的外切β—1,4—葡聚糖酶活力组分。     

内切-1,4-β-葡聚糖酶在植物细胞生长发育中的作用

内切-1,4-β-葡聚糖酶(EGases)可以催化水解具有1,4-β-葡聚糖主链的多聚糖,如纤维素和木葡聚糖分子,从而参与对细胞壁的修饰.植物细胞中存在一个EGase蛋白家族,且多为分泌蛋白;在植物细胞中还存在另一类跨膜EGase,是细胞壁纤维素生物合成所必需的,但植物EGases在体外具有降解纤维素人造底物羧甲基纤维素(CMC)的能力,而绝大多数植物EGases在活体细胞中并不能有效地降解结晶态纤维素分子和木葡聚糖分子.本文就EGases在细胞伸长、果实成熟和组织器官脱落等发育过程中的作用,以及EGases在植物纤维素合成与降解中的作用进行综述.     

东方肉座菌EU7-22纤维素酶基因的克隆及序列分析

东方肉座菌EU7-22与XC-9、里氏木霉、康宁木霉、黑曲霉、斜卧青霉进行产纤维素酶比较,结果表明菌株EU7-22具有较高的产纤维素酶能力及完整的纤维素酶系.根据里氏木霉和绿色木霉的外切葡聚糖酶,内切葡聚糖酶及β-葡萄糖苷酶相关基因序列,设计引物PCR扩增出菌株EU7-22 cbhⅠ、cbhⅡ、egⅠ、egⅡ及bgl Ⅰ.基因序列经NCBI Blast分析表明,cbhⅠ与绿色木霉cbh1基因(FJ871063)同源性最高达99％;cbhⅡ与康宁木霉cbh2基因(DQ504304)同源性最高达99％;eg Ⅰ与长枝木霉egl基因(GU144298)同源性最高达99％;egⅡ与绿色木霉eg2基因(EF602036)同源性最高达99％;bglⅠ与菌株Trichoderma sp.SSL bgl基因(FJ040193)同源性最高达100％.5种纤维素酶基因编码的相应氨基酸序列与其他木霉纤维素酶的氨基酸序列相似性也非常高.对上述纤维素酶基因编码的相应蛋白的分子量、等电点、N-糖基化位点、信号肽序列进行分析;对纤维素结合区及糖基水解酶家族特征结构区进行了定位;用SWISS-Model模拟了酶蛋白的三级结构.     

细胞工程

900914 生产对里氏木霉的内葡聚糖酶-Ⅰ和纤维二糖水解酶Ⅱ特异的单克隆抗体[会,英]/Nieves, R. A.…∥Abstr. Annu. Meet. Am. Soc. Microbiol.-1989, 89 Meet.-305[译自DBA,1989,8(17),89-10405] 里氏木霉(Trichoderma reesei)的纤维素酶系统由纤维二糖水解酶、内葡聚糖酶和β-葡糖苷酶组成。通过这些酶的协同作用可使纤维素降解为可利用的底物。生产     

绿色木霉对小球藻细胞壁的酶解作用

【目的】探讨绿色木霉分泌液能否分解小球藻细胞壁。【方法】用海藻酸钠和氯化钙固定绿色木霉,游离绿色木霉和固定化绿色木霉分别培养一段时间,离心培养液,用分光光度计法检测上清液中纤维素酶活性。在上清液中加入浓缩的小球藻悬浮液,用显微镜计数细胞壁破碎的小球藻。【结果】绿色木霉能同时分泌内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及β-1,4葡萄糖苷酶3种纤维素酶,其中外切葡聚糖酶活性最高。固定化绿色木霉反复使用5次后,分泌的纤维素酶活性能保持到初次的67.4%。市售纤维素酶、游离绿色木霉、固定化绿色木霉初次及第5次分解小球藻细胞壁的效率分别为47.3%、86.5%、81.5%、52.1%。【结论】市售纤维素酶、游离绿色木霉、固定化绿色木霉都能分解小球藻细胞壁,其中固定化绿色木霉因可重复使用,具有潜在的应用前景。     

1,4-β-葡聚糖内切酶基因的克隆及其在麝香百合花粉和花粉管中的特异表达

利用RT-PCR和RACE在麝香百合(Lilium longiflorum Thunb.)花粉管中克隆到1,4-β-葡聚糖内切酶(Endo-1,4-β-glucanase,EGase)的全长cDNA序列(LlpCel1).序列分析结果表明:该基因编码一个含有490个氨基酸的球状蛋白,并在N端有一个由21个氨基酸构成的信号肽序列.序列比对结果显示,LlpCel1和植物分泌型1,4-β-葡聚糖内切酶高度同源(约50%),不含有跨膜结构域和纤维素结合域(CBD).Northern杂交结果显示,该基因的转录本仅在花粉粒、萌发中的花粉和花粉管生长过程中表达,表达量基本相同.而在百合植株其他组织中均未见表达.这种葡聚糖内切酶的高度特异表达说明LlpCel1对花粉萌发和花粉管伸长起着重要作用.     

纤维素酶在生物质转化中的应用研究进展

纤维素酶是木质纤维素转化的重要酶系,主要是由内切β-1,4-葡聚糖酶、外切β-1,4-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶组成,水解不同位置的糖苷键从而形成葡萄糖。本文总结了纤维素酶近几年来的研究开发与应用研究进展,包含产酶菌和菌种选育、辅助蛋白,介绍了纤维素酶来源和组成、纤维素酶工业化生产的最新研究进展以及纤维素酶在生物质转化方面的应用,纤维素酶在1.5代、2代纤维素燃料乙醇及生物质制气中都有重要的应用。     

1,4-β-葡聚糖内切酶基因的克隆及其在麝香百合花粉和花粉管中的特异表达(英文)

利用RT-PCR和RACE在麝香百合(Lilium longiflorum Thunb.)花粉管中克隆到1,4-β-葡聚糖内切酶(Endo-1,4-β-glucanase,EGase)的全长cDNA序列(LlpCell)。序列分析结果表明:该基因编码一个含有490个氨基酸的球状蛋白,并在N端有一个由21个氨基酸构成的信号肽序列。序列比对结果显示,LlpCell和植物分泌型1,4-β-葡聚糖内切酶高度同源(约50％),不含有跨膜结构域和纤维素结合域(CBD)。Northern杂交结果显示,该基因的转录本仅在花粉粒、萌发中的花粉和花粉管生长过程中表达,表达量基本相同。而在百合植株其他组织中均未见表达。这种葡聚糖内切酶的高度特异表达说明LlpCell对花粉萌发和花粉管伸长起着重要作用。     

白蚁内切-β—1，4-葡聚糖酶基因的克隆、表达、纯化及酶学性质的研究

提取了台湾家白蚁总RNA并反转录获得eDNA,PCR扩增出白蚁内切葡聚糖酶的基因,并将目的基因分别克隆到大肠杆菌和酿酒酵母载体中,构建了产内切-β-1,4-葡聚糖酶的基因工程菌。由于大肠杆菌会有少量的泄漏表达,而所用的酿酒酵母表达载体是本实验室构建带有INU信号肽的表达载体,故都可采用刚果红平板染色法筛选具有羧甲基纤维素酶（CMCase）活性的重组转化子。利用金属镍亲和层析对大肠杆菌表达的内切-β-1,4-葡聚糖酶进行纯化,CMC酶活检测显示纯化酶的最适温度和最适pH值分别为42℃、6．5;内切-β-1,4-葡聚糖酶的Vmax为0．071mg／mL·min,Km值为80．2712mg／mL。     

粗糙脉孢菌C2H2转录因子家族基因敲除突变体产纤维素酶筛选分析

丝状真菌的木质纤维素水解酶基因的表达很大程度上受到转录水平的调控,对纤维素酶系调控转录因子的研究对提高纤维素酶的产量具有重要意义。为了挖掘纤维素酶表达新调控基因,本研究对粗糙脉孢菌锌指转录因子C₂H₂家族的57株基因敲除突变株在以2%结晶纤维素为唯一碳源的培养条件下进行产纤维素酶水平分析筛选。通过测定发酵液的蛋白、内切β-1,4-葡聚糖酶酶活、外切纤维素酶酶活、β-葡萄糖苷酶酶活、木聚糖酶酶活及生物量,发现突变株L-38、L-85、L-40、L-64、L-99、L-07、L-86在蛋白水平及内切β-1,4-葡聚糖酶酶活水平均比野生型有25%-77%不等的显著提高,而突变株L-87、L-06在蛋白水平及内切β-1,4-葡聚糖酶酶活水平均比野生型有65%-80%不等的显著降低。这些纤维素酶新调控基因的获得为后续相关表达调控的研究提供了新素材。     

家白蚁中肠具有内切葡聚糖酶活性菌株的分离和鉴定

从家白蚁中肠分离得到了一株具有内切β-1,4-葡聚糖酶活性的细菌Streptomyces sp.Cf1,并经过16S rRNA和形态分析确定为属于链霉菌属(Streptomyces)一种.该菌具有内切β-1,4-葡聚糖酶活性但不具有糖苷酶活性.该菌所分泌的内切β-1,4-葡聚糖酶活性最大可达8.25 U/mg.菌株分泌酶活性的最适pH值为6～7,最适温度为60℃.从家白蚁中肠分离得到这一具内切葡聚糖酶活性的菌株表明,家白蚁中肠细菌可以通过分泌内切葡聚糖酶与白蚁内源性内切葡聚糖酶一道参与食物中纤维素的降解.     

粗糙脉孢菌丝氨酸/苏氨酸激酶家族基因敲除库纤维素酶表达分泌研究

【目的】蛋白磷酸化在丝状真菌细胞对外界纤维素酶诱导信号感应以及信号胞内的传导过程中有着重要的作用,而蛋白磷酸化是由蛋白激酶来完成的。为了挖掘在丝状真菌纤维素酶表达过程中发挥重要作用的激酶基因,对粗糙脉孢菌丝氨酸/苏氨酸家族的61株蛋白激酶单基因突变体的纤维素酶表达分泌情况进行了分析测定。【方法】在以微晶纤维素为唯一碳源的条件下,7株单基因突变体胞外分泌蛋白产量有显著变化,随后,对这7株突变体胞外蛋白进行了详细的SDS-PAGE分析和内切-β-1,4-葡聚糖酶酶活、β-葡萄糖苷酶酶活、外切纤维素酶酶活以及木聚糖酶酶活的测定。【结果】突变株W14、W38、W87和W40胞外分泌蛋白含量提高了30%以上,除了突变株W14外,其它突变体的内切-β-1,4-葡聚糖酶酶活分别显著提高了62%、42%和42%。而突变株W85、W26和W46胞外分泌蛋白含量降低了50%以上,相对应的内切-β-1,4-葡聚糖酶酶活也分别下降了86%、75%和84%。【结论】这些关于粗糙脉孢菌丝氨酸/苏氨酸家族蛋白激酶基因的挖掘,为进一步深入研究蛋白激酶在纤维素酶诱导表达调控中的分子机理奠定了基础。     

细菌编码β-1,3-1,4-葡聚糖酶催化活性优化方法

β-1,3-1,4-葡聚糖酶是一类专一降解β-葡聚糖的内切水解酶。高效β-葡聚糖酶在啤酒酿造工业上具有十分重要的应用价值。目前,研究较多的β-1,3-1,4-葡聚糖酶主要来源于细菌。文中概述了细菌编码β-1,3-1,4-葡聚糖酶的分子生物学性质,并且从蛋白分子改造、表达调控和发酵条件优化三方面阐述了其催化活性提高的方法和成果。     

筛选最佳生物质材料诱导里氏木霉生产纤维素酶

本研究用小麦、芒草、水稻这三种低木质素突变株材料作为新型诱导物筛选的对象,对三种木质纤维素材料进行成分分析,然后利用它们分别作为诱导物诱导里氏木霉生产纤维素酶,对其诱导产生的酶活力,胞外蛋白含量,糖化能力进行比较。结果表明,对里氏木霉产纤维素酶诱导效果最好的是水稻H*14、芒草W56、小麦Q142。相比于玉米秸秆作为诱导物,水稻H*14单独诱导里氏木霉β-葡萄糖苷酶效果最好,β-葡萄糖苷酶酶活提高了75.2%,滤纸酶活提高了86.6%。相比玉米秸秆作为诱导物,芒草W56单独诱导里氏木霉木聚糖酶的效果最好,木聚糖酶酶活力提高了9.93%,内切葡聚糖酶酶活也提高了30.8%。相比玉米秸秆作为诱导物,小麦Q142诱导里氏木霉的外切葡聚糖酶酶活效果最好,里氏木霉的外切葡聚糖酶酶活提高了88.6%。本研究发现低木质素的木质纤维素材料作为诱导物对里氏木霉诱导产酶效果较好,并且促进真菌胞外蛋白的分泌,诱导纤维素酶酶系平衡分泌,使得纤维素酶糖化水解能力的提高。该研究为今后纤维素酶工业化生产提供参考和帮助。     

纤维素酶的研究进展与发展趋势

纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-D-糖苷键生成葡萄糖的多组分酶的总称.传统上将其分为3类:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶.纤维素酶属于糖苷水解酶类,近年来,根据氨基酸序列的同源性以及纤维素酶结构的相似性,将其分成不同的家族.总结了纤维素酶近年来的主要进展与研究趋势,包括酶的作用机理、基因的表达与调控、酶的发酵生产以及在纺织、洗涤、能源等工业的应用进展.     

绿色木霉LTR-2 β-1, 3-葡聚糖酶基因的克隆及其在 毕赤酵母中的表达

根据从GenBank中检索到的木霉菌β-1,3-葡聚糖酶基因序列设计引物,以高产β-1,3-葡聚糖酶菌株--绿色木霉LTR-2的cDNA为模板,采用PCR方法扩增得到内切β-1,3-葡聚糖酶基因(glu).将glu克隆至载体pMD18-T上,进行了全序列测定.序列分析表明该基因由2289个核苷酸残基组成,含有一个开放阅读框架,可以编码762个氨基酸,与报道基本相同.翻译后的氨基酸序列含有两个β-1,3-葡聚糖酶的保守区RVVYIPPGTY和AASQNKVAYF.基因与已发表的木霉β-1,3-葡聚糖酶基因有较高的同源性,其中和哈茨木霉bgn3.1和绿木霉bgn13.1的同源性达到93%.序列已经提交GenBank,登录号为EF176582.将glu基因插入到巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)穿梭载体pPIC9K中,获得重组质粒pGLU14,经线性化后转化毕赤酵母菌株KM71.经大量平板筛选,获得能有效分泌表达β-1,3-葡聚糖酶的毕赤酵母工程菌株KGLU14,菌落PCR扩增证实了glu基因已经整合到酵母基因组中.SDS电泳结果表明其β-1,3-葡聚糖酶的分子量大约为80kDa,和理论推测值大致相同.摇瓶发酵结果表明,培养基中β-1,3-葡聚糖酶的活力可达889U/mL.     

白蚁及其共生菌来源的4种木质纤维素酶的共表达

天然的木质纤维素材料含有纤维素、半纤维素和木质素等成分。降解天然木质纤维素底物时,需要木质纤维素酶共同作用。近年在木质纤维素酶的相互协同作用方面的研究引起人们的关注,成为一个新的研究热点,文中使用两个不同的共表达载体pETDuet-1和pRSFDuet-1,在大肠杆菌中共表达了白蚁及其肠道微生物来源的β-葡萄糖苷酶、内切β-1,4-葡聚糖酶、漆酶和木聚糖酶这4种木质纤维素酶,经过SDS-PAGE分析得到了与理论值一致的蛋白条带,同时经过酶活验证,这4种蛋白都具有酶活性。以磷酸处理的微晶纤维素(PASC)为底物,测定了共表达酶粗酶液与单独表达酶混合液的协同作用因子,从还原糖的产量上经计算共表达的粗酶液比单独表达酶的混合液对PASC的降解协同作用提高44%;以滤纸和磷酸处理的玉米芯为底物,测定降解协同作用,分别提高了34%和20%。结果表明,共表达酶的降解效率要高于混合的单组分酶液降解效率的总和。     

L-山梨糖提高木霉纤维素酶合成速率机制的研究

在0.5％葡萄糖-Mandels盐培养液中添加终浓度为0.5％的L-山梨糖,可使里斯木霉(Trichoderma reesei C 30)和拟康氏木霉(Trichoderma pseudokoningii S38)的内切和外切β-1,4葡聚糖酶合成速率在培养的2天内提高4倍。与此同时β-葡萄糖苷酶的合成没有明显变化。L-山梨糖能明显抑制菌丝生长,但对葡萄糖的吸收没有影响,对菌丝分泌纤维素酶的机制影响不大。其对酶合成的促进可能主要是通过降低了菌丝体的生长速率。     

里氏木霉GH61家族糖苷酶的高效表达及酶学特性研究

【目的】GH61家族糖苷水解酶具有葡聚糖氧化酶活性,通过对葡聚糖链的随机氧化而破坏木质纤维素的结晶结构,从而使木质纤维素容易被纤维素酶降解。重组表达、纯化获得里氏木霉的GH61家族糖苷水解酶(TrGH61,原名为EGⅣ),并研究其在纤维素酶水解木质纤维素中的作用。【方法】通过Overlap PCR将里氏木霉丙酮酸脱羧酶的启动子、纤维二糖水解酶cbh1的信号肽、EGⅣ基因和PDC终止子依次连接构建了里氏木霉的表达盒,通过该表达盒使TrGH61蛋白基因整合到里氏木霉的基因组DNA上进行同源表达。研究表达产物TrGH61的水解活性、与纤维素酶水解协同效应,以及TrGH61作为金属氧化酶的特性研究。【结果】在PDC启动子的作用下,TrGH61得到高效表达,摇瓶培养的表达量达到2.33 g/L。TrGH61有微弱的内切葡萄糖苷酶活性,比活力为0.02 IU/mg,但能显著提高纤维素酶水解稻草粉的活性,协同度最高可达1.998。低浓度的金属离子Cu2+、Co2+和还原性电子供体还原型谷胱甘肽、L-抗坏血酸、焦性没食子酸均能显著促进其水解效应。TrGH61能够降低稻草粉纤维素聚合度和结晶度。【结论】通过PDC启动子可以实现TrGH61蛋白高效组成型表达,TrGH61作为纤维素酶活性促进因子,通过破坏纤维素结晶结构作用机制协同增强纤维素酶水解木质纤维素。     

东方肉座菌EU7-22木聚糖酶和木糖苷酶基因克隆及生物信息学研究

东方肉座菌EU7-22具有高产半纤维素酶的能力。根据已报道的同属里氏木霉及绿色木霉木聚糖酶,木糖苷酶相关基因序列,设计PCR引物扩增出东方肉座菌内切木聚糖酶(XYNⅠ,XYNⅡ)及β-木糖苷酶(β-BXL)基因。序列经NCBIBlast分析:东方肉座菌xynⅠ基因与里氏木霉xyn1基因(X69573.1)的同源性最高达到91%;xynⅡ基因与绿色木霉xyn2基因(EF079061)同源性最高达到93%;β-bxl基因与里氏木霉β-bxl1基因(Z69257.1)的同源性最高达到94%。生物信息学分析表明内切木聚糖酶Ⅰ和Ⅱ均属于糖基水解酶家族11,N末端前19个氨基酸均为信号肽。内切木聚糖酶Ⅰ分子量为24.13kD,等电点为7.87,含有3个糖基化位点;内切木聚糖酶Ⅱ分子量为24.44kD,等电点为4.86,含有1个糖基化位点;β-木糖苷酶属于糖基水解酶家族3,分子量为87.27kD,等电点为5.49,N末端前20个氨基酸为信号肽,含有8个糖基化位点。利用SWISS-Model对木聚糖酶,木糖苷酶蛋白质三级结构进行了预测和模拟。对木聚糖酶和木糖苷酶基因及其编码蛋白质的生物信息学分析,为进一步研究这些基因的表达与调控、构建高效利用纤维素组份的工程菌株奠定基础。