南极菌产琼胶酶aga3311的表达、性质及其降解特性

【目的】本文通过对具有琼胶降解能力的南极菌Pseudoalteromonas sp.NJ21全基因组进行生物信息学分析,筛选获得琼胶酶疑似序列aga3311,采用基因工程手段对该基因的功能和性质进行了验证和分析。【方法】首先对aga3311进行克隆和表达;采用Ni-NTA对重组酶进行纯化;DNS-还原糖法测定重组酶的酶学性质;用薄层层析(TLC)和质谱(MS)技术对Aga3311的酶解产物进行分析。【结果】构建的重组表达质粒p ET-30(a)+aga3311能够在工程菌E.coli BL21(DE3)中实现高效表达,其中可溶性表达为30%左右;纯化的重组酶Aga3311分子量为87 k Da,其最适作用温度为35°C,30–45°C的范围内稳定性较高,50°C则迅速失活,具有热不稳定的特征;最适p H为7.0,在p H 4.0–10.0的范围内仍能保持50%以上的活性;金属离子Fe~(3+)、Be~(2+)、Zn~(2+)和Ca~(2+)均能显著提高Aga3311的活性,特别是Ca~(2+)使其酶活提高1倍。该酶的酶解终产物经TLC和质谱分析主要为新琼二糖。【结论】重组酶Aga3311为Glyco_hydro_42家族的外切型β-琼胶酶,能够特异性降解琼脂糖生成新琼二糖。     

海冰中的旺盛生命--南极冰藻

南极冰藻对南极海冰生态系统生产力的直接贡献率超过20％,是南极磷虾等南极生物的重要食物来源,也是地球上能够在海冰中旺盛生长的罕见的生物群落。单细胞的南极冰藻,在低温的海冰盐囊中能够生存,必须保证在温度下降时能够抑制冰晶的生长,避免冰晶生长破坏冰藻细胞(膜)的结构。因此,南极冰藻能够合成并分泌胞外的抑制冰晶生长的冰活性物质,是南极冰藻生存的关键。     

南极微生物膜流动性的调节机制

稳定的膜流动性是南极微生物在低温下生存的关键。南极微生物在低温下通过增加不饱和脂肪酸和支链脂肪酸来增加膜的流动性;同时,作为平衡和辅助调节,通过改变细胞质膜中类胡萝卜素的组成来调节膜流动性,从而维持膜的最适流动性。极性类胡萝卜素能降低膜的流动性,而非极性类胡萝卜素增加膜的流动性。因此,通过类胡萝卜素类型(极性／非极性)的转变,细菌可以调节膜的流动性。类胡萝卜素对南极微生物细胞质膜流动性的调节作用及其机制是目前细胞质膜流动性领域新的发现和研究方向。