β-葡萄糖苷酶在工农医领域的应用

β-葡萄糖苷酶能够水解多种β-葡萄糖苷.它与其他纤维素酶共同作用,可以将自然界中含量丰富的纤维素水解成人类可以直接利用的能源物质--葡萄糖;β-葡萄糖苷酶在医学上也有重要的应用,它可用于一些肿瘤疾病的诊断和治疗.人缺乏β-葡萄糖苷酶,可以引起葡萄糖苷-N-脂酰鞘氨醇在巨噬细胞溶酶体内积累,引发戈谢病(Gaucher disease).     

大连医科大学基因工程研究所、＇机能实验室，大连116027 β-葡萄糖苷酶在工农医领域的应用

β-葡萄糖苷酶能够水解多种β-葡萄糖苷。它与其他纤维素酶共同作用,可以将自然界中含量丰富的纤维素水解成人类可以直接利用的能源物质——葡萄糖;β-葡萄糖苷酶在医学上也有重要的应用,它可用于一些肿瘤疾病的诊断和治疗。人缺乏β-葡萄糖苷酶,可以引起葡萄糖苷-N-脂酰鞘氨醇在巨噬细胞溶酶体内积累,引发戈谢病(Gaucherdisease)。     

利用黑曲霉β-葡萄糖苷酶催化香兰素葡萄糖苷水解

本文通过在香兰素葡萄糖苷溶液中加入黑曲霉菌种发酵制取的β-葡萄糖苷酶,进行酶促反应实验,定时取样进行高效液相分析检测,结果表明在反应过程中,溶液中香兰素葡萄糖苷的含量呈逐步下降趋势,香兰素的量呈逐步增加趋势;而在没有加β-葡萄糖苷酶的对照实验中,整个反应过程中香兰素葡萄糖苷的含量基本没有出现什么变化,在反应液中也没有检测到香兰素,这说明黑曲霉β-葡萄糖苷酶能够催化香兰素葡萄糖苷分解为香兰素的反应.     

黑曲霉β-葡萄糖苷酶的酶学特性研究

研究黑曲霉β-葡萄糖苷酶的酶学特性,采用酶学研究方法,通过硫酸铵沉淀、Sephadex G-25脱盐和Sephadex G-100纯化了β-葡萄糖苷酶,并进行了黑曲霉β-葡萄糖苷酶的最适反应温度、最适pH、热稳定性、pH稳定性及米氏常数等特性研究,采用SDS-PAGE凝胶电泳测定了分子量。研究表明,β-葡萄糖苷酶的最适反应温度为70℃、最适反应pH为4.5;在40、50和60℃下较稳定,80℃以上稳定性差;β-葡萄糖苷酶在pH为3、7、8、9的缓冲液中的稳定性很差,在pH为4、5、6的缓冲液中稳定性较好,其中在pH为5时,稳定性最好;酶的Km=41.67 mmol/L,Vmax=23.81 U/L;其分子量为65.2 ku。β-葡萄糖苷酶在饲料工业具有良好的应用前景。     

补料发酵法制备β-葡萄糖苷酶的研究

研究了黑曲霉制备β-葡萄糖苷酶液态发酵过程中添加麸皮和纤维二糖的补料工艺.补料量及补料次数影响着β-葡萄糖苷酶的分泌.经过四次补加1%菌麸皮干粉,发酵液中β-葡萄糖苷酶活力由未补料的1.72 U/mL增加到5.07 U/mL,提高了近3倍.而且,添加麸皮浸提液能达到同样效果.采用分批补料工艺产酶时,初始浓度为3%的麸皮用量比较适宜,其蛋白含量和β-葡萄糖苷酶的活力均为最高,分别达到0.69nag,/mL和7.00 U/mL.在补料总量和补料次数相同的情况下,以递减方式补料效果最好,产酶达7.34 U/mL.补加纤维二糖对β-葡萄糖苷酶的分泌具有一定的诱导作用,在接种培养48h时补加0.2%纤维二糖比较适宜.研究表明,分批补料发酵有利于黑曲霉分泌β-葡萄糖苷酶,是一种很好的提高酶产量的方法.     

一株β-葡萄糖苷酶产生菌株的分离鉴定及酶学性质研究

【目的】分离获得β-葡萄糖苷酶高产菌株,确定该菌分类地位,并对其所产β-葡萄糖苷酶的酶学性质进行初步研究。【方法】采用七叶灵显色法从土壤样品中筛选β-葡萄糖苷酶产生菌,再用对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(PNPG)显色法进行复筛;通过形态特征、生理生化特征及16S rDNA序列相似性分析等方法确定其分类学地位;利用超滤、疏水层析、阴离子层析、分子筛层析法对β-葡萄糖苷酶进行分离纯化;以PNPG为底物,测定β-葡萄糖苷酶的最适反应pH及最适反应温度,通过双倒数作图法确定β-葡萄糖苷酶催化不同底物水解的米氏常数Km值。【结果】从土壤样品中筛选得到一株β-葡萄糖苷酶高产菌株ZF-6C,初步鉴定为Bacillus korlensis;芽胞杆菌ZF-6C所产β-葡萄糖苷酶的分子量约为90 kD,最适反应pH和温度分别为7.0和40°C,该酶具有水解β(1,4)糖苷键的活性,最适底物为邻硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷,Km值为0.73 mmol/L。金属离子Ca2+、Pb2+增强酶活,而Cu2+、Fe2+抑制酶活。【结论】首次报道从Bacillus korlensis中分离得到β-葡萄糖苷酶,Bacillus korlensis ZF-6C所产β-葡萄糖苷酶在分子量、最适反应条件及底物特异性等方面均不同于已知酶,可能为一结构新颖且催化效率较高的β-葡萄糖苷酶。     

耐糖β-葡萄糖苷酶基因的挖掘、突变及应用研究进展

降低木质纤维素生物炼制的用酶成本,对推动木质纤维素的绿色利用至关重要。作为纤维素水解过程中的限速酶,β-葡萄糖苷酶酶解活性受高浓度葡萄糖的胁迫抑制。目前,挖掘和突变耐糖β-葡萄糖苷酶的基因是解决这一问题的重要策略。本综述总结了近年来在耐糖β-葡萄糖苷酶基因的挖掘、酶耐糖分子机制的分析、旨在提高酶耐糖性能的酶基因突变以及基于β-葡萄糖苷酶基因的微生物菌株基因工程改造等方面所取得的进展,并进行了展望。本综述为构建高产耐糖β-葡萄糖苷酶的基因工程菌株提供参考,这对推动木质纤维素生物炼制工业化进程具有重要意义。     

产β-葡萄糖苷酶微生物育种研究进展

β-葡萄糖苷酶在纤维素降解方面有着重要的作用,可以把纤维二糖水解成葡萄糖。对产β-葡萄糖苷酶微生物的育种进行了概述,包括自然选育、诱变育种、原生质体育种和基因工程育种等。目前,通过基因工程手段构建工程菌或通过蛋白质工程手段改造酶蛋白,以获得高活性的β-葡萄糖苷酶已成为研究的热点。     

β-葡萄糖苷酶产生菌的分离筛选

从土样中分离筛选到3株β-葡萄糖苷酶产生菌,其中As.n.XD-1酶活力最高,pNPG酶活为19.67U,纤维二糖酶活为31.47U。该β-葡萄糖苷酶在pH4-6及4-60℃之间较稳定;4℃存放60d酶活仍可保留90.6％。粗酶液中还含有α-葡萄糖苷酶（0.02U）、淀粉酶（1.13U）、纤维素酶（0.16U）和CMC酶（1.18U）。     

β-葡萄糖苷酶产生菌的筛选及其所产纤维素酶酶系组成分析

从木霉属、曲霉属、担子菌等17种试验菌株中筛选出一株产β-葡萄糖苷酶活性较高的黑曲霉A.niger-nl-1。该菌株在适宜的培养条件下,β-葡萄糖苷酶的最高活力达到4.7U/mL,适宜的产酶周期为4d。制备的β-葡萄糖苷酶最适反应温度为55℃、最适反应pH为5.0。该菌株除能产生β-葡萄糖苷酶外,还能产生内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶,滤纸酶活达到0.62IU/mL。     

产β-葡萄糖苷酶的菌种的筛选,鉴定及其酶学特性

β-葡萄糖苷酶来源广泛,几乎存在于所有的生物体中,而不同来源的β-葡萄糖苷酶其性质也各不同.本文利用七叶苷分离培养基从土样中分离筛选出产6种β-葡萄糖苷酶时间较快的菌种,其中发现菌种WGEA1酶活性较高,随后对菌种WGEA1进行初步的鉴定并且采用DNS法测该菌株所产粗酶液的酶学特性.酶学特性表明,WGEA1产的β-葡萄糖苷酶最适温度是在50~55℃之间,最适pH在6~7之间;在低于50℃条件下,pH为5~8时,酶活较稳定,同时在最适反应时间30 min下,金属离子和有机溶剂都对酶活性影响很大,这些发现都为在非水相体系中酶法合成烷基糖苷奠定了一定的基础.     

新鲜及干燥槲树叶挥发油的GC-MS分析及β-葡萄糖苷酶对其增香作用的研究

研究槲树叶中挥发油的化学成分及β-葡萄糖苷酶对其的增香作用,为进一步开发利用槲树资源提供理论支持.采用水蒸气蒸馏法提取新鲜及干燥槲树叶挥发油,结合气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对其进行分析鉴定,用面积归一化法获得各化合物的相对含量,并对加入β-葡萄糖苷酶前后槲树叶挥发油化学成分进行比较.结果从新鲜槲树叶挥发油中共分离鉴定出32个化合物,干燥槲树叶中72个化合物,表明槲树叶中所含化学成分丰富但新鲜槲树叶与干燥槲树叶中化学成分差别大;加入β-葡萄糖苷酶提高了槲树叶中某些香精成分的相对含量,说明β-葡萄糖苷酶对槲树叶具有增香作用.     

差异柠檬酸杆菌GXW-1 β-葡萄糖苷酶的酶学性质及分子改造

【目的】筛选鉴定1株产β-葡萄糖苷酶的菌株,克隆、表达该菌株中的β-葡萄糖苷酶基因,研究重组酶的酶学性质并进行分子改造。【方法】在自然界中采集土样,筛选到1株具有β-葡萄糖苷酶活性的菌株,对野生菌进行16S rDNA鉴定,比对分析Gen Bank数据库中与野生菌同属的β-葡萄糖苷酶基因序列,设计简并引物PCR扩增基因保守区;设计引物扩增目的基因,以pQE30为表达载体构建重组质粒,转化至大肠杆菌中进行诱导表达;采用镍亲和层析对重组酶进行纯化,研究其酶学性质;采用易错PCR和定点随机突变相结合的方法对野生型β-葡萄糖苷酶进行分子改造。【结果】一个来自于差异柠檬酸杆菌GXW-1的β-葡萄糖苷酶基因被克隆并在大肠杆菌中表达。酶学性质研究结果表明该β-葡萄糖苷酶CBGL的最适温度为45°C,最适p H为6.0,V_(max)值是(0.1704±0.0073)μmol/(mg·min),K_(cat)值为(0.2380±0.0102)/s。CBGL能水解α-pNPG、甜菊苷、黄豆苷和染料木苷。对野生酶进行分子改造,获得V_(max)是野生酶2.54倍的突变体W147F。【结论】CBGL不仅具有β-1,4-糖苷键水解能力,还可能具有一定的α-糖苷键水解酶活性。此外,CBGL还能够水解天然底物甜菊苷、黄豆苷和染料木苷。这些特性表明该β-葡萄糖苷酶在理论研究及在工业中有一定的应用价值。     

黑曲霉固态发酵制备β-葡萄糖苷酶发酵条件优化

对一株黑曲霉菌固态发酵产β-葡萄糖苷酶的产酶条件进行了优化.通过单因素实验考察了不同碳源、氮源、固液比、诱导剂及产酶时间等6 种因素对产β-葡萄糖苷酶的影响.在单因素的基础上,进行了五因素四水平正交实验.结果表明,在培养基组分中秸秆与麦麸的比例为3:3,固液比为1:3,氮源为3% 硝酸铵,发酵时间为5d,采用CMCNa 作为诱导剂时得到的β-葡萄糖苷酶活力最高,可达40.06 U/g.     

葡枝根霉TP-02cDNA文库中两种新的β-葡萄糖苷酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

从具有良好降解纤维素能力的葡枝根霉TP-02的cDNA文库中筛选获得两个新的β-葡萄糖苷酶基因bgl1和bgl2,并在毕赤酵母中高效表达.阳性克隆在MM培养基中发酵84 h和1%的甲醇的诱导的情况下,产生的β-葡萄糖苷酶酶活达到峰值分别为8.2 IU/mL 和9.9 IU/mL,分别较原菌株葡枝根霉的β-葡萄糖苷酶酶活...     

用毕赤酵母表达理氏木霉的β-葡萄糖苷酶基因

目的:为提高β-葡萄糖苷酶的产量,用毕赤酵母取代理氏木霉用于生产,以弥补理氏木霉在大规模生产中的缺陷。方法:用套叠PCR法从理氏木霉基因组中扩增β-葡萄糖苷酶基因(bglⅠ)。用T4DNA连接酶和限制性DNA内酶将bglⅠ重组于P.pastoris表达载体pPIC9K的多克隆位点,获得含bglⅠ的重组表达载体pPIC9K-bglⅠ。通过电转法将其pPIC9K-bglⅠ载体转化于P.pastoris基因组,筛选高G418抗性以及高表达bglⅠ酶的重组子作为工程菌。结果:用BMGY-BMMY培养基体系,在摇瓶中发酵48 h,表达BglⅠ30 mg/L,在P.pastoris中表达的BglⅠ能水解对硝基苯-β-D-葡萄糖苷具有β-葡萄糖苷酶活性。其酶活力为56 U/L发酵液。结论:通过这种方法,可以成功地用毕赤酵母表达理氏木霉的β-葡萄糖苷酶基因。     

pH值对绿色木霉(Trichoderma viride)产纤维素酶的影响

采用微晶纤维素为唯一诱导性碳源,对绿色木霉(Trichoderma viride)在摇瓶发酵过程中控制与不控制pH产纤维素酶进行比较.控制pH时胞外蛋白浓度为0.72 mg/mL比不控制pH时提高43%;FPA、EG、GB和CBH酶活为15.0U/mL,120.0U/mL,1.75U/mL,0.85U/mL分别是不控制pH时的2.1、2.3、11.7和1.7倍.在不同pH下测定纤维素酶液各酶活,表明pH值显著影响纤维素酶各单酶酶活.在pH2.7时,β-葡萄糖苷酶酶活仅为pH4.8时酶活的4%;pH回调试验结果表明β-葡萄糖苷酶对pH敏感,并在催化功能上发生不可逆变化.对纤维素酶液添加分离得到的各单酶,当添加β-葡萄糖苷酶时最多可以提高FPA酶活20%.因此β-葡萄糖苷酶是影响综合酶活的关键酶.通过拉曼光谱检测出β-葡萄糖苷酶在pH5.0有活性状态下,酶蛋白主链结构主要为a-螺旋和无规则卷曲;在pH2.0没有活性状态下,酶蛋白主链结构的无规则卷曲发生较大变化,a-螺旋也受到一定影响.这说明pH对β-葡萄糖苷酶构象的改变是造成其活性变化的主要原因.     

植物β-葡萄糖苷酶的研究进展

β-葡萄糖苷酶是一种糖苷水解酶,广泛存在于动物、植物和微生物中。β-葡萄糖苷酶能够水解非还原性末端糖基,在植物细胞壁代谢、植物激素激活以及逆境防御等方面发挥着重要作用。β-葡萄糖苷酶依据其氨基酸序列可以分为GH1、GH3、GH5、GH7、GH9、GH12、GH35、GH116等8个家族;但是,目前仅对GH1和GH3有较深入的研究,其他家族的功能依旧不清楚。综述了近年来植物中β-葡萄糖苷酶的结构、理化性质、底物特异性、催化机制以及糖苷水解酶家族在植物中的功能等方面的研究进展,总结了植物中β-葡萄糖苷酶研究中存在的问题,并指出今后的研究方向。     

海藻酸钠固定化β-葡萄糖苷酶的研究

以海藻酸钠为载体,研究了β-葡萄糖苷酶固定方法及其条件,并利用固定化β-葡萄糖苷酶进行了酶解试验。结果表明,采用交联-包埋方式,在海藻酸钠质量分数3．5％、给酶量100U／g载体、戊二醛体积分数1％、氯化钙质量分数2％的条件下固定β-葡萄糖苷酶2h,可以获得较佳的固定化效果。其固定率达到65％,重复分批利用20次仍能保持90％以上的酶解得率。利用固定化β-葡萄糖苷酶连续酶解纤维二糖时,在不同进料速度下有着不同的催化效率,当进料速度为1．5mL／min、1．0mL／min时,酶解得率分别达到96,7％和99．0％;与木霉纤维素酶协同水解纤维素时,在β-葡萄糖苷酶总酶活与滤纸酶活之比为0．5（FPA为2．0U／mL）的条件下,酶解滤纸纤维素和微晶纤维素60h的得率比单独采用木霉纤维素酶分别增加了20．4％和29．3％。研究结果对于解决酶法水解纤维资源得率低、酶使用成本高这一关键问题提供了一种有效的方法。     

灵芝β-葡萄糖苷酶基因的克隆与功能分析

灵芝是我国著名的药用真菌,具有抗癌、抗肿瘤等功效。灵芝酸属于三萜类化合物,是灵芝的主要活性成分,并已成为评价灵芝品质的重要指标之一。β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BG)是次生代谢产物合成途径中的关键限速酶,能够调节次生代谢产物的生物合成。本研究通过同源序列比对,注释获得了灵芝β-葡萄糖苷酶基因(GlBG),并通过RNAi技术对灵芝β-葡萄糖苷酶进行功能分析。序列分析结果显示GlBG基因的DNA全长为2 759 bp,包含7个外显子和6个内含子,编码793个氨基酸,其编码的蛋白序列中含有β-糖苷水解酶的2个保守结构域。灵芝β-葡萄糖苷酶基因的沉默转化子中灵芝酸含量比野生型菌株的灵芝酸含量平均降低了38%,并且灵芝酸生物合成途径中的关键酶基因(hmgs、hmgr、fps、sqs和osc)的表达量也显著下降,实验结果表明灵芝β-葡萄糖苷酶在灵芝酸生物合成过程中具有重要作用,并为灵芝次生代谢途径及其调控机制提供了参考。