溶解性多糖单加氧酶的研究进展

木质纤维素是地球上储藏量最为丰富的可再生生物资源。将木质纤维素酶解成寡糖或单糖是生物质利用的关键。然而,传统的糖苷水解酶很难对其进行有效降解。溶解性多糖单加氧酶是一种全新的生物质降解酶,丰富了生物质降解的模式。它以氧化方式作用于糖链,产生更多的还原端以便糖苷水解酶能进一步进行催化。本文综述了LPMO的发现历史、分类、作用机制与活性测定方法,并讨论了LPMO在饲料添加剂、功能性食品与生物能源等领域的应用前景。     

利用分子环化技术提高瘤胃微生物木聚糖酶热稳定性

在高温下保持催化活性是工业酶的重要性质。近年来,采用基因工程、蛋白质工程技术提高野生酶进行催化活性或耐热等性质取得了重要进展。文中利用新近建立起来的异肽键介导的SpyTag/SpyCatcher系统对瘤胃微生物来源的木聚糖酶XYN11-6进行分子环化,获得稳定的环化酶C-XYN11-6。在60℃、70℃和80℃下处理10 min,C-XYN11-6的残余活性为81.53%、73.98%和64.41%,分别是相同条件下线性蛋白L-XYN11-6残余活性的1.48、2.92、3.98倍。经60–90℃热处理10 min后,C-XYN11-6仍保持可溶状态,而L-XYN11-6几乎完全聚沉。内源荧光和8-苯胺-1-萘磺酸(8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid,ANS)结合荧光光谱分析显示,较之L-XYN11-6,热处理环境中C-XYN11-6更能够维持其构象稳定。值得注意的是,分子环化提高了C-XYN11-6对0.1–50 mmol/L Ca~(2+)或0.1 mmol/L Cu~(2+)的耐受能力。综上所述,文中利用SpyTag/SpyCatcher系统获得热稳定性和离子稳定性提高的环化酶,为工业酶的分子改良及扩大其在工业领域的应用建立了良好基础。     

基于异肽键连接的分子粘合剂研究进展

异肽键分子粘合剂是多肽链中的赖氨酸(Lys)残基和天冬酰胺或天冬氨酸(Asn/Asp)残基侧链自发结合形成的不可逆共价键,具有良好的特异性和稳定性。该反应可在极短的时间完成,且不需要特定的理化环境和催化剂。文中结合近年来国内外学者对异肽键分子粘合剂的研究进展,综述了异肽键分子粘合剂的来源、类型、形成机制及其介导的分子环化和蛋白拓扑结构,并讨论了其在合成疫苗、水凝胶和细菌纳米生物反应器等领域的应用前景。     

米曲霉裂解性多糖单加氧酶的异源表达与性质分析

【目的】裂解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类以氧化方式断裂多聚糖糖苷键的新型木质纤维素降解酶,本文旨在挖掘新型LPMOs并研究其性质。【方法】从米曲霉中克隆LPMO基因,利用毕赤酵母表达系统进行异源表达,研究其酶学性质和还原剂对其活性的影响,进一步探讨LPMO与糖苷水解酶协同作用时的底物结合现象。【结果】Ao LPMO2和Ao LPMO5序列分析显示,两种蛋白都为辅助酶类9家族的LPMOs;电击转化至真核毕赤酵母GS115中,获得双拷贝转化子GS/AO5-4,经1%甲醇诱导4 d后,上清液蛋白表达量为0.19±0.01 g/L。重组蛋白分子量约34 k Da,高于理论分子量,推测可能存在翻译后修饰。酶学性质分析表明,Ao LPMO5对刺槐豆胶的最适反应温度和p H分别为60°C和5.0,Km和Vmax分别为8.72±1.99 mg/m L和109.4±12.8μmol/(s·mg)。0.1 mmol/L Cu^2+促进酶活性提高(7.10±1.32)%(P<0.05),0.5、2.0和2.5 mmol/L H2O2分别促进酶活性提高(21.11±6.17)%(P<0.01)、(20.22±1.13)%(P<0.01)和(18.40±2.86)%(P<0.01),而没食子酸和维生素C对活性无明显作用。在反应前期,Ao LPMO5与刺槐豆胶底物结合从而影响甘露聚糖酶Bs MAN3的降解作用。而在反应后期,Ao LPMO5与Bs MAN3则表现出协同增效作用。【结论】Ao LPMO5是一种全新的生物质降解酶,阐明其酶学性质和底物作用方式,将为天然木质纤维素类底物的高效转化与生物炼制,如第二代生物乙醇、功能性低聚寡糖等生产建立基础。