木聚糖酶与XIP型木聚糖酶抑制蛋白相互作用分子机制的研究进展

Xylanase inhibitor protein (XIP)型木聚糖酶抑制蛋白对大部分GH10、GH11家族的真菌木聚糖酶具有抑制作用,但是却不能抑制细菌来源和植物自身所产生的木聚糖酶。XIP型木聚糖酶抑制蛋白对木聚糖酶的抑制作用主要是通过模拟底物接触酶的活性位点,迅速阻塞底物进入活性位点区域的通道。然而,在对XIP型木聚糖酶抑制蛋白具有抗性的GH10和GH11木聚糖酶晶体结构中,连接二级结构的Loop构象严重阻碍了XIP型木聚糖酶抑制蛋白的抑制功能。与对XIP型木聚糖酶抑制蛋白敏感的木聚糖酶相比,氨基酸残基的插入突变导致抗性木聚糖酶的Loop具有明显的凸出构象;而在GH11家族抗性木聚糖酶中,"拇指"结构中部分氨基酸的替换致使XIP型木聚糖酶抑制蛋白与"拇指"结构无法形成稳固的氢键和疏水建,从而削弱XIP的抑制作用。     

嗜热和嗜碱木聚糖酶研究进展

木聚糖酶是降解半纤维素主要成分木聚糖的关键酶,广泛应用在食品、饲料、制浆造纸、生物脱胶等行业。特别是在造纸工业中,木聚糖酶显示出巨大的应用潜力,已成为国内外研究的热点。纸浆漂白工艺中需要酶在高温碱性条件下发挥作用。目前,主要通过筛选野生型木聚糖酶资源和对现有中性中温木聚糖酶分子改造的方法获得嗜热碱木聚糖酶。文中就嗜热嗜碱木聚糖酶的筛选、嗜热嗜碱机制研究及分子改造进展进行了综述,并对其前景进行了展望。     

木聚糖酶基因克隆、表达与分泌及定点诱变研究进展

木聚糖酶专一性水解木聚糖分子中β14糖苷键,在制浆造纸、食品、纺织、饲料、能源工业中具有广阔的应用前景。随着各种新技术的发展与应用,木聚糖酶基因的研究取得了很大进展,不仅克隆了许多不同来源的木聚糖酶基因,研究了木聚糖酶基因在同源和异源寄主中的表达和分泌,而且还使用定点诱变技术探讨了木聚糖酶的结构与功能的关系并对酶的性质进行改造以满足工业生产的需要 。     

新型木聚糖酶辅助漂白杨木KP浆的研究

采用不同预处理pH 值对杨木硫酸盐浆进行了木聚糖酶漂白预处理.实验结果显示,AU 系列木聚糖酶比较适于杨木硫酸盐浆漂白预处理.木聚糖酶AU-1 最佳预处理pH 值为7,此条件下漂白浆白度为78.1%ISO,与未经过预处理的漂白浆相比,纸浆白度提高1.8%ISO ;木聚糖酶AU-2 最佳预处理pH 值为8,此条件下漂白浆白度为77.6%ISO,白度提高1.1%ISO ;木聚糖酶AU-3 的最佳预处理pH 值为8,此时纸浆的白度高达78.9%ISO,白度提高2.4%ISO.木聚糖酶AU-PE89 的最佳预处理pH 值为7,此时纸浆的白度高达79.5%ISO,白度提高2.7%ISO.AU-3 和AU-PE89 木聚糖酶助漂效果好于AU-1 和AU-2 木聚糖酶.AU 系列木聚糖酶预处理可改善纸浆漂白性能,减轻漂白污染.     

黑曲霉(Aspergillus niger)发酵生产木聚糖酶的pH调控策略

为了提高黑曲霉(Aspergillus niger)D08生产木聚糖酶的能力,考察了不同p H条件对菌株生长及产酶的影响,结果发现木聚糖酶发酵过程中菌体生长的最适p H与木聚糖酶合成的最适p H不同,分别为3.5和4.5。由此针对性地提出了两阶段p H控制策略:在30 h内控制p H为3.5;30 h后p H控制为4.5。结果表明:分阶段p H调控策略的实施进一步提高了菌体合成木聚糖酶的能力,木聚糖酶比酶活(2 223.38 U/m L)和生产强度(26.47U/(m L·h))分别比恒定p H 4.5时提高了14.3%和30.6%。该工艺对提高木聚糖酶活力具有一定的指导意义,为后续研究和生产奠定了良好的基础。     

嗜极性木聚糖酶

木聚糖酶内切水解木聚糖主链的1,4-β-D-糖苷键,木聚糖是植物细胞壁中一种主要的多糖。自然界中木聚糖是多种糖类的复合体,这就使得木聚糖酶呈现多态性和多域性,由此需将繁多的木聚糖酶进行归类。木聚糖酶的催化反应属于双置换机制。在已研究的真菌或细菌性木聚糖酶中,大多数在温和的条件下表现出最佳活性,但有很多在极端环境下生长的生物体,为了适应极端环境而产生嗜极性的酶,其中嗜酸的、嗜碱的、嗜热的木聚糖酶,现在已有广泛的研究。对嗜极性木聚糖酶的研究进展作了论述。     

碱性木聚糖酶研究进展*

木聚糖是一种在自然界中含量仅次于纤维素的丰富的可再生资源,木聚糖酶是一类可以将木聚糖水解成单糖和寡糖的酶,利用木聚糖酶将木聚糖分解后的产物被广泛应用于食品、造纸以及纺织等行业。木聚糖酶按其对酸碱环境的耐受能力分为碱性木聚糖酶、中性木聚糖酶和酸性木聚糖酶,其中碱性木聚糖酶适合应用于造纸工业中,尤其在造纸的制浆、促进漂白及废纸脱墨等多种工艺中,可以显著提高纸张质量,有效降低氯气排放量,从而减少对环境的污染。随着生物技术的进步,利用基因工程技术可以对碱性木聚糖酶进行分子改造,以提高其耐碱、耐热能力,扩大其在工业应用中的条件范围。介绍碱性木聚糖酶在分子改造方面的研究进展以及其在造纸漂白和制浆、废纸脱墨中的应用。     

酸性木聚糖酶的研究进展

综述了酸性木聚糖酶的产生、纯化和性质、结构基础及应用。发酵底物和pH对酸性木聚糖酶的产生影响很大。酸性木聚糖酶在pH4．0以下是稳定的,在酿酒工业和饲料工业有潜在的广泛用途。     

造纸用木聚糖酶的基因工程研究进展

木聚糖酶用于造纸行业可以显著改善纸浆的性能,减少纸张处理过程中有害化学试剂的使用,从而减轻环境污染,提高纸张品质,因此在造纸工业中具有广阔的应用前景。本文从造纸用碱性木聚糖酶基因的克隆、分子改造、高效表达及在造纸行业的应用研究等方面出发,对造纸用碱性木聚糖酶的研究现状进行综述,为开发造纸用木聚糖酶提供了思路。     

嗜碱细菌Cellulomonas bogoriensis 69B4T木聚糖酶的表达纯化及性质研究

【目的】对嗜碱细菌Cellulomonas bogoriensis 69B4~T产碱性木聚糖酶进行研究,克隆来源于该菌株的木聚糖酶基因,并对其进行异源表达、纯化及酶学性质的表征,为后续研究碱性木聚糖酶的耐碱机制及应用奠定基础。【方法】采用单因素分析法对菌株产碱性木聚糖酶情况进行研究;通过基因组分析,锚定5个内切木聚糖酶基因,利用同源扩增的方法进行克隆,并在大肠杆菌中重组表达,利用亲和层析对重组酶进行纯化,以木聚糖为底物表征木聚糖酶的酶学性质。【结果】来源于C. bogoriensis 69B4~T的5种木聚糖酶Xyn370、Xyn393、Xyn425、Xyn466和Xyn486均在大肠杆菌内实现了异源表达,并经亲和层析获得纯酶组分,其最适反应温度分别为60、50、40、40、60°C,在50°C范围内保温2h,残余酶活均在90%以上;最适反应p H分别为7.0、8.0、8.0、8.0、9.0,在p H5.0–9.0时具有较好的稳定性;5种重组木聚糖酶对部分金属离子和高浓度盐表现出较好的耐受性,对榉木木聚糖的酶活性最高,均为内切型木聚糖酶。【结论】本研究表达纯化的5种重组木聚糖酶具有耐盐碱的优良特性,且对温度、某些金属离子和化学试剂耐受,为研究木聚糖酶的耐碱机制及工业应用提供了酶源。     

木聚糖酶碳水化合物结合结构域研究进展

木聚糖酶含有催化活性结构域,有时还含有非催化活性结构域,促进酶与底物结合,特别是与不溶性底物的结合及降解,称为碳水化合物结合结构域(CBM),它们在木聚糖降解过程中有重要作用。以下从CBM来源,所属家族类型、对不溶性底物结合特性、与底物结合的特定氨基酸、与催化结构域间的连接肽、特别是对影响木聚糖酶稳定性的5个方面进行了综述,说明CBM对木聚糖酶性质有很大影响。自然界中碳水化合物结构复杂、难以降解,所以认识CBM相关性质对研究其与木聚糖酶的协同作用、提高木聚糖酶活性有重要意义,并根据CBM属性用于改造木聚糖酶相关性质进行了展望。     

耐碱和耐热木聚糖酶研究进展

木聚糖酶是一种重要的工业用酶,近年来由于它在制浆和造纸工业中的特殊用途而受到广泛关注。在制浆和造纸工业中需要耐碱和耐热的木聚糖酶。要得到这样的木聚糖酶有两种办法,一是从极端环境中筛选这样的高产木聚糖酶的微生物,其二是用先进的生物技术对现有的木聚糖酶进行遗传改造,以达到耐热和耐碱的目的。     

微生物木聚糖酶的研究进展及其在食品领域的应用

木聚糖是半纤维素的主要组成成分,也是自然界第二丰富的可再生资源。木聚糖的结构稳定、组成复杂,很难在自然条件下自我降解,只有通过多种酶组成的木聚糖酶系的协同作用才可以更好地水解木聚糖或含有木聚糖的底物。木聚糖酶系主要由微生物产生,不同来源的木聚糖酶的性质存在较大差异。介绍了木聚糖水解酶系的组成和作用机理,木聚糖酶的分类和酶学性质,并对木聚糖酶在食品领域的应用进行了综述。     

动态残基网络社团视角下的木聚糖酶耐热性分析

木聚糖酶在食品、饲料、造纸和纺织等行业有重要的应用,研究木聚糖酶的耐热性有助于挖掘其潜在的应用领域并提高经济价值。本文通过采用Louvain算法,对来自变铅青链霉菌的常温木聚糖酶(xyna_strli)和嗜热子囊菌的耐热木聚糖酶(xyna_theau)的动态残基相互作用网络进行社团检测,并分析社团演化与木聚糖酶耐热性的关系。结果表明:常温木聚糖酶的末端存在稳定相互作用;以GLU37和LEU5为中心的残基结构稳固了酶的结构。耐热木聚糖酶中,α8′、α8″上的相互作用提升了酶的热稳定性。通过分析稳定社团发现,稳定社团包含酶的末端通过稳定相互作用提高耐热性。相较于常温木聚糖酶,耐热木聚糖酶的稳定社团维持了更多短螺旋和柔性区域的稳定,其在活性位点GLU237附近的残基减少了活性位点与底物接触,提升了稳定性。     

硫色曲霉木聚糖酶基因xynA的克隆、表达及酶学性质分析

目的:分析硫色曲霉产木聚糖酶的酶学性质。方法:利用RT-PCR克隆了硫色曲霉的木聚糖酶基因xynA,构建了该基因的原核表达载体,并获得了诱导表达。结果:纯化的木聚糖酶的最适催化温度为50℃,最适反应pH值为2.4,在30～50℃保温30min对酶活性没有大的影响。结论:木聚糖酶在低pH值下的催化活性使之在饲料工业中具有较好的应用前景。     

木聚糖酶的应用现状与研发热点

木聚糖酶是近年来应用日益广泛的工业用酶.本文综述了木聚糖酶在饲料、食品、造纸及能源等领域的应用现状与研发热点,展望了木聚糖酶的应用前景.     

木聚糖酶和木聚糖酶抑制蛋白在植物-病原菌互作中的作用

植物病原菌靠分泌的多种细胞壁水解酶侵染植物组织,由于禾本类植物细胞壁的主要成分是半纤维素,因此认为木聚糖酶是禾本植物病原菌入侵宿主的物质基础,但对植物来说,病原菌木聚糖酶则可能作为激发子诱发植物的抗病防御反应,另外,植物体内也产生可抵抗木聚糖酶作用的蛋白质性质的抑制剂。本丈就病原菌木聚糖酶的这种双重作用和木聚糖酶抑制蛋白在植物防御系统中的作用研究进展作介绍。     

稀土对枯草杆菌产木聚糖酶促进作用的研究

随着现代科学技术的快速发展,在进行枯草杆菌产木聚糖酶促进作用研究的过程中,要不断的进行优化处理,促进枯草杆菌产木聚糖酶促进用效率的提升。与此同时,在进行枯草杆菌产木聚糖酶促进作用研究的过程中,要充分的注意到稀土中一些元素对于木聚糖酶生产的促进作用,进而进行深度的进行枯草杆菌产木聚糖酶工艺研究工作。针对这样的情况,在本文中,主要结合现有的枯草杆菌产木聚糖酶生产工艺,并结合稀土中所包含的各种稀土元素的性质,对稀土对枯草杆菌产木聚糖酶促进作用进行相应的探索研究工作。     

嗜酸青霉酸性木聚糖酶产生特性及部分酶学性质

从煤矿酸性废水中分离到一株产木聚糖酶青霉,通过酸性液体培养研究了菌体生长对pH的响应及木聚糖酶的产生特征,并测定了木聚糖酶的部分应用性质.结果表明:实验菌株嗜酸,菌丝生长最适pH为2.0,孢子萌发生长适宜pH为3.0～4.0;木聚糖诱导菌体在生长稳定期大量产生木聚糖酶,蛋白胨是菌体产酶的适宜氮源;菌株所产木聚糖酶属于酸性木聚糖酶,反应最适pH 3.5、最适温度50 ℃～55 ℃,pH 2.0时酶活达到最高活力的72%,在最适反应条件下保温60 min,残余酶活接近70%,适用于较强酸性的高温加工环境.     

Bacillus pumilus WL-11木聚糖酶A的纯化、鉴定及其底物降解方式

对一株Bacilluspumilus WL_11木聚糖酶的纯化、酶学性质及其底物降解模式进行了研究。经过硫酸铵盐析、CM_Sephadex及SephadexG_75层析分离纯化,获得一种纯化的WL_11木聚糖酶A ,其分子量为26.0kD ,pI值9.5 ,以燕麦木聚糖为底物时的表观Km 值为16.6mg mL ,Vmax值为12.63μmol (min·mg)。木聚糖酶A的pH稳定范围为6 0至10 4 ,最适作用pH范围则在7.2至8.0之间,是耐碱性木聚糖酶;最适作用温度为45℃～55℃,在37℃、45℃以下时该酶热稳定性均较好;50℃保温时,该酶活力的半衰期大约为2h ,在超过50℃的环境下,该酶的热稳定较差,55℃和60℃时的酶活半衰期分别为35min和15min。WL_11木聚糖酶A对来源于燕麦、桦木和榉木的可溶性木聚糖的酶解结果发现,木聚糖酶A对几种不同来源的木聚糖的降解过程并不一致。采用HPLC法分析上述底物的降解产物生成过程发现木聚糖酶A为内切型木聚糖酶,不同底物的降解产物中都无单糖的积累,且三糖的积累量都较高;与禾本科的燕麦木聚糖底物降解不同的是,木聚糖酶A对硬木木聚糖降解形成的五糖的继续降解能力较强。采用TLC法分析了WL-11粗木聚糖酶降解燕麦木聚糖的过程,结果表明燕麦木聚糖能够被WL-11粗木聚糖酶降解生成系列木寡糖,未检出木糖,这说明WL-11主要合成内切型木聚糖酶A,同时发酵液中不含木糖苷酶,适合用来酶法制备低聚木糖。