黑曲霉α-鼠李糖苷酶

α-L-鼠李糖苷酶(α-L-rhamnosidase,EC 3.2.1.40)能特异性地水解许多糖苷类物质,如柚皮苷(Naringin)、芦丁(Rutin)、橙皮苷(Hesperidin)等的末端α-L-鼠李糖基可用于去除柑桔类果汁的苦味、消除桔子汁的橙皮苷结晶、生物转化生产L-鼠李糖、切除糖苷类药物原料末端的L-鼠李糖以及改善酿造食品的风味等[1?3]。国     

鸟肠球菌(Enterococcus avium)中α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆表达及酶学性质

【背景】前期工作中筛选出一株产α-L-鼠李糖苷酶的细菌,经分子生物学方法鉴定为鸟肠球菌(Enterococcus avium)。α-L-鼠李糖苷酶能够从天然类黄酮化合物中特异性切割末端鼠李糖,在食品生产、医药加工和化工等方面具有极大的开发前景和应用价值。【目的】克隆、表达鸟肠球菌中α-L-鼠李糖苷酶基因,进一步对重组蛋白的酶学性质进行研究。【方法】以鸟肠球菌(Enterococcus avium)strain 352基因组中推定的α-L-鼠李糖苷酶基因序列为基础,设计特异性引物扩增其编码区序列。以p ET-28a(+)为载体构建重组表达质粒,将重组蛋白在Escherichia coli BL21(DE3)感受态细胞中进行诱导表达。使用镍亲和层析纯化重组蛋白,以p NPR为底物测定重组蛋白的酶学性质。【结果】重组蛋白Ea Rha1分子量大小约为130 k Da。以p NPR为底物,Ea Rha1最适p H是7.0,最适温度为50℃,在p H 5.0-8.0稳定性较好,在40℃以下能保持较高酶活。金属离子对Ea Rha1有不同程度的促进或抑制作用。甲醇对Ea Rha1有抑制作用,并且抑制作用随着甲醇浓度的增大而增强。酶动力学常数K_max和V_max分别为0.35 mmol/L和4.2μmol/(mg·min)(R²=0.999)。Ea Rha1能催化水解新橙皮苷、柚皮苷和芦丁。【结论】通过对重组蛋白Ea Rha1酶学性质的研究,确定了该蛋白对黄酮类化合物的水解特性,为黄酮类化合物的生物转化奠定了理论基础。     

微生物来源α-L-鼠李糖苷酶的分子和结构生物学研究进展

α-L-鼠李糖苷酶(α-L-rhamnosidase(EC 3.2.1.40))是一种水解酶,分布在GH13、GH28、GH78和GH106家族,其中3种GH78家族的α-L-鼠李糖苷酶具有典型的(α/α)6桶状结构,它能够特异性地水解许多糖苷类物质末端的α-L-鼠李糖基,在食品饮料加工工业和医药业中具有重要的应用价值。介绍了微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶的性质及应用,主要阐述了α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆、表达及该酶晶体结构方面的研究进展。     

人粪便宏基因组α-L-鼠李糖苷酶的酶学性质及其对芦丁的生物转化

HFM-rha78是本实验室从健康人体粪便宏基因组DNA中获得的新型细菌源α-L-鼠李糖苷酶基因。该基因全长2 166 bp,编码蛋白质分子质量为83 kD,等电点5.58,其二级结构以α螺旋和无规卷曲为主,整体表现出亲水性,其氨基酸序列与GenBank收录的序列一致性仅为48%。系统进化树表明,该酶被分类至亚家族Ⅱ,其催化广义酸和广义碱均为谷氨酸,催化残基高度保守。为明确其酶学性质,以对硝基苯酚-α-L-吡喃鼠李糖苷（p-nitrophenyl-α-L-rhamnopyranoside,pNPR）为底物,通过紫外 可见分光光度法测定产物对硝基苯酚的生成量,得到HFM-Rha78的最适反应温度为50℃,最适pH为6.5,且在30～46℃下保温30 min,不影响活力。为初步研究其对芦丁的水解能力,首先对HFM-Rha78的有机溶剂耐受性进行了研究。结果表明,该酶能普遍耐受1%的有机溶剂,甚至1%～ 5%的异丙醇和1%的β 巯基乙醇,有提高其活性的能力。当DMSO浓度为10%时,仍能保持79%的酶活性。HFM Rha78对底物pNPR的Vmax为129.9 μmol min-1 mg-1,HFM-Rha78的KM较大,为26.0 mmol L-1。转换数kcat为185.1 s-1,催化效率kcat/KM为7.1×103 s-1 mol-1 L。采用高效液相色谱仪检测HFM-Rha78水解芦丁的能力。结果表明,37℃条件下,随着酶浓度和水解时间增加,芦丁转化率增大。反应10 h时,芦丁转化率达41.8%。本研究获得了HFM-Rha78的最适反应条件,并确定其可特异性生物转化芦丁为异槲皮素。     

基于宏基因组学方法挖掘新型α-L-鼠李糖苷酶资源北大核心CSCD

α-L-鼠李糖苷酶是特异性切割末端含α-L-鼠李糖的天然化合物的一类糖苷水解酶,该酶在食品、医药、化学等行业都有广泛的应用。本研究旨在利用保守氨基酸基序结合PCR驱动的宏基因组学方法,从提取的健康人体粪便宏基因组DNA中获得新型细菌源α-L-鼠李糖苷酶基因。通过对CAZy数据库GH78家族中193条细菌源α-L-鼠李糖苷酶氨基酸序列进行多重序列比对,首次将α-L-鼠李糖苷酶家族分为3个亚家族,并确定了其中两个亚家族的两对保守氨基酸基序。基于保守基序氨基酸序列设计简并引物,PCR扩增保守基序间基因片段,对PCR产物克隆测序,结果获得12条α-L-鼠李糖苷酶基因片段,对其编码的氨基酸序列在Gen Bank数据库进行Blast序列比对,其中两条基因片段的氨基酸序列一致性仅为52%,一条为73%,其余9条在94%以上。根据Gen Bank数据库中序列一致性94%以上片段对应全长基因序列设计上下游引物,以人体粪便宏基因组DNA为模板,扩增获得3条α-L-鼠李糖苷酶全长基因,并将其克隆于载体p ET-28a,在E.coli BL21(DE3)内进行异源表达,目的蛋白多以包涵体形式存在于沉淀中,少量以可溶性形式存在于上清中。人体肠道细菌宏基因组为新型α-L-鼠李糖苷酶基因发现提供了潜在的基因资源库,基于保守氨基酸基序驱动的宏基因组学方法,从人体肠道以及环境宏基因组中直接获取新酶基因是可行的。     

黑曲霉α-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株.用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理,用透明圈法初筛出的菌株中,产量提高40%以上的突变菌株占11%;用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226,摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL,比出发菌株提高了22.7%.对该高产突变株进行5 L罐发酵实验,发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL.用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株,不仅具有较高的筛选效率,还具有良好的准确性.     

黑曲霉a-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株。用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理, 用透明圈法初筛出的菌株中, 产量提高40%以上的突变菌株占11%; 用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226, 摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL, 比出发菌株提高了22.7%。对该高产突变株进行5 L罐发酵实验, 发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL。用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株, 不仅具有较高的筛选效率, 还具有良好的准确性。     

极耐热性阿拉伯糖苷酶基因的表达、纯化及酶学性质研究

采用PCR从海栖热袍菌(Thermotoga maritima)克隆出编码极耐热稳定性阿拉伯糖苷酶基因,以pET20b为表达质粒,与其C末端6个组氨酸标签序列融合,在大肠杆菌中得到高效表达。基因表达产物通过热处理和亲和层析柱纯化后,酶纯度达电泳均一。纯化重组酶稳定性检测表明,阿拉伯糖苷酶活性最适作用温度和最适作用pH分别为90～95℃和pH 5.0～5.5,在pH 4.2～8.2之间酶活力稳定,95℃的半衰期为4h;SDSPAGE测得酶的分子量为56.57 kD,与理论推算值相吻合。在所测定的底物中,阿拉伯糖苷酶仅对对硝基苯阿拉伯呋喃糖苷（pNPAF）有专一性水解作用,其动力学参数Km值为018mmol/L, Vmax为139μmol/min·mg。     

棘孢曲霉固态发酵柚皮产柚苷酶及其在柑橘果汁脱苦中的应用

为了建立柚皮固态发酵产柚苷酶的工艺以及阐明其柚苷酶的应用价值,利用棘孢曲霉Aspergillus aculeatus JMUdb058对柚皮进行固态发酵,并研究其产酶特性。采用高效液相色谱法检测酶活力,通过单因素实验方法研究豆饼粉及培养基灭菌对柚苷酶发酵的影响;采用酶活力、还原糖以及生物量的变化解析发酵的动态规律;采用柚皮苷的水解活性表征柚苷酶对柑橘果汁的脱苦效果。结果表明,棘孢曲霉JMUdb058固态发酵柚皮可产生柚苷酶,额外添加豆饼粉可大幅度提高其柚苷酶活力;对培养基进行121℃20min的灭菌将导致柚苷酶活力急剧下降;当培养基组成为5g柚皮粉、0.75g豆饼粉、5.75mL蒸馏水,经30℃发酵8d时,柚苷酶和α-L-鼠李糖苷酶活力分别达到5.81IU/gds和6.08IU/gds;通过对产酶进行动力学拟合,发现柚苷酶和α-L-鼠李糖苷酶主要在棘孢曲霉的对数生长期内合成,它们的积累属于生长关联型;该柚苷酶可高效水解柚汁中的柚皮苷,柚皮苷去除率高达99.6%。因此,柚皮是固态发酵柚苷酶的良好原料,用棘孢曲霉对柚皮进行固态发酵是生产柚苷酶的有效方法。     

酶法提取铁皮石斛多糖工艺优化及对挥发性成分的影响研究

铁皮石斛具有重要的药用价值,但其资源有限,因此对其充分开发和利用具有重要的意义。本文利用α-L-鼠李糖苷酶辅助提取铁皮石斛多糖,通过对酶解温度、酶解时间及加酶量三个因素进行优化,提高铁皮石斛多糖提取率;结果显示,在酶解温度为40℃、酶解时间为1 h、加酶量为2.5%时,多糖提取率为38.4%,而不加酶处理多糖提取率仅为21.7%,酶法处理大大增加了铁皮石斛的多糖提取率。同时,运用顶空固相微萃取技术结合气相色谱质谱联用仪(HS-SPME-GC-MS)分析比较α-L-鼠李糖苷酶对铁皮石斛挥发性成分的影响;GC-MS分析表明,铁皮石斛加酶处理前后共发现31种挥发性成分,主要成分均为己醛、1-辛烯-3-醇、异薄荷醇和3-辛烯-2-酮,并且醛类化合物在加酶处理前后的样品中相对含量均最高,且加酶处理后产生6种新的挥发性成分。该研究结果表明α-L-鼠李糖苷酶的使用可显著增加对铁皮石斛多糖提取率,并为铁皮石斛挥发性成分的研究和开发利用提供一定的参考依据。     

霉菌α—糖苷酶固态发酵的研究

研究了一株产α-糖苷酶能力较高的黑曲霉菌株H－8的固态发酵的较佳产酶条件。结果表明：当麸皮加水比为1：1．00、混料装量10g（500ml三角瓶）、接种量2环、35℃培养48h后,酶活力对干麸曲计可达496.89U／g。     

产α-淀粉酶菌株的分离、鉴定及酶学性质研究

目的:筛选高产α-淀粉酶菌株,为工业生产α-淀粉酶提供储备菌株。方法:利用碘液显色法和摇瓶发酵法,从土壤中筛选产α-淀粉酶菌株;通过菌落形态、菌体特征观察和16S rDNA序列比对对菌种进行鉴定;发酵粗酶液经硫酸铵沉淀、透析脱盐后,对其酶学性质进行初步研究。结果:从土壤中筛选到一株高产α-淀粉酶菌株,枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis XL-15。该菌株所产α-淀粉酶的最适反应温度为50℃,最适作用pH为6.5;Ca2 和Mn2 对酶有激活作用,而Cu2 、Zn2 和EDTA对酶有抑制作用;酶的动力学研究测出米氏常数Km值为1.726mg/mL。结论:该菌株是产α-淀粉酶的较好材料,且具有一定的应用前景。     

筛选具有高α-淀粉酶酶活的丙酮丁醇梭菌及C源对其酶活的影响

利用淀粉平板筛选到1株α-淀粉酶比酶活为94.67 U/mL的丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)菌株D3 1 1,比酶活比原菌株提高了58.21%,丁醇产量达11.88 g/L,比原菌株提高了25.45%。考察不同C源对丙酮丁醇梭菌D3 1 1α-淀粉酶活的影响,其中葡萄糖要比其他C源对α淀粉酶的抑制作用更强,且随着葡萄糖浓度的加大,抑制作用也越强。     

西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组来源的高比活α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶的重组表达及酶学性质

【背景】α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶是一类重要的半纤维素酶,能协同其他半纤维素酶降解木聚糖,在食品、医药、生物质能转化中具有应用价值。【目的】挖掘新型α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶基因,对其进行异源表达、纯化并研究其酶学性质。【方法】从西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组中扩增α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶基因,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行异源表达,并进行酶学性质研究。【结果】从粪便微生物宏基因组中扩增得到α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶基因AbfNC2b_38,并获得重组α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶AbfNC2b_38,其分子量为57.04 kDa。AbfNC2b_38的最适作用条件为55 ℃、pH 6.0,K_m和V_max分别为(6.48±0.73) mmol/L和(1 248.0±114.6) U/mg,与其他宏基因组来源的α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶相比具有最高比活300.81 U/mg。AbfNC2b_38具有较好的乙醇和NaCl耐受性,30%乙醇下耐受1 h保持68%的活性;25% NaCl中耐受1 h,相对酶活仍保持在约70%。与木聚糖酶协同降解山毛榉木聚糖时,协同率最高为1.21。【结论】从西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组中获得新型α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶基因AbfNC2b_38并成功异源表达。AbfNC2b_38具有较好的乙醇和NaCl耐受性,能与木聚糖酶协同作用提高木聚糖的降解效率,在饲料、食品加工等领域具有潜在的应用价值。     

一株铜绿假单胞菌及其产生的鼠李糖脂特性研究

研究高效代谢表面活性剂的菌种,并对菌种和表面活性剂的理化性质进行分析。采用菌种16S rDNA序列分析对菌种进行鉴定,采用紫外光谱扫描、色谱柱层析、薄层层析、单糖分析对生物表面活性剂的种类进行鉴定,并对表面活性剂的理化性质进行研究。从油田采出水中筛选出一株高效代谢生物表面活性剂的菌株T-1,经16S rDNA鉴定为铜绿假单胞菌属(Pseudomonas aeruginosa)。该菌种以甘油和大豆油为碳源的培养基培养4 d后,其发酵液表面张力30.216 mN/m,EI24为100%。根据表面活性剂的红外光谱分析并结合薄层分析,可确定T-1样品中含有糖脂类物质,进一步的表面活性剂的单糖分析显示水解终产物为单一的鼠李糖,最终确定其产物为鼠李糖脂,苯酚-硫酸法测定其鼠李糖脂产率为5.2 g/L,从发酵液提取的棕黄色生物表面活性剂粗品,其表观临界胶束浓度为45 mg/L,该鼠李糖脂对环境(耐温、耐酸碱、耐盐)具有较强的适应性。该表面活性剂对恶劣环境具有较强的耐受性,可应用于微生物采油等用途。     

微生物糖苷酶的新型突变酶——硫代糖苷酶的产生及应用

微生物糖苷酶的酸碱功能氨基酸突变酶能催化硫代糖苷的合成,这类酶被称为硫代糖苷酶。目前发展的硫代糖苷酶有β-硫代葡糖苷酶、β-硫代甘露糖苷酶、β-硫代半乳糖苷酶、α-硫代木糖苷酶和α-硫代葡糖苷酶,来源于细菌和古细菌,能合成多种硫代糖苷。最近,硫代糖苷酶被应用于糖蛋白的糖基化修饰,首次人工合成硫代糖蛋白。微生物糖苷酶合成功能的新延伸,对糖生物学、生物技术和制药业的发展将有着重要意义。     

微生物糖苷酶的新型突变酶——硫代糖苷酶的产生及应用

微生物糖苷酶的酸碱功能氨基酸突变酶能催化硫代糖苷的合成,这类酶被称为硫代糖苷酶。目前发展的硫代糖苷酶有β-硫代葡糖苷酶、β-硫代甘露糖苷酶、β-硫代半乳糖苷酶、α-硫代木糖苷酶和α-硫代葡糖苷酶,来源于细菌和古细菌,能合成多种硫代糖苷。最近,硫代糖苷酶被应用于糖蛋白的糖基化修饰,首次人工合成硫代糖蛋白。微生物糖苷酶合成功能的新延伸,对糖生物学、生物技术和制药业的发展将有着重要意义。     

黑木耳漆酶纯化及部分漆酶特性的研究

黑木耳漆酶研究可为漆酶的进一步分离纯化、基因克隆表达和大规模生产应用奠定基础。对黑木耳"黑29"菌株漆酶粗酶液进行硫酸铵分级沉淀后,通过Native SDS-PAGE电泳检测,存在3种漆酶LacA、LacB、LacC,分子量分别为60,34,19 kD。经硫酸铵分级沉淀和DEAE-Sephacel柱层析技术分离得一纯化成分LacC,纯化倍数7.60,酶活性回收4.28%。对LacC的pH、温度、金属离子和Km值等部分酶学性质进行研究发现,该酶氧化ABTS的Km值为1.18×10-6mol/L,催化氧化底物ABTS的最适pH为3.8,在pH 3.0~4.6表现出较强的稳定性;最适反应温度为55℃,低于50℃时有较好的热稳定性;金属离子Ag+对漆酶有激活作用,而Fe3+、Mn2+、Co2+则有抑制作用。     

嗜热厌氧乙醇杆菌α-葡萄糖苷酶基因的表达及酶学性质的研究

用PCR方法从嗜热厌氧乙醇杆菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)JW200中扩增出编码a-葡萄糖苷酶的基因,将其克隆到大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pTrc99A上并获得表达a-葡萄糖苷酶的大肠杆菌重组菌。重组菌经IPTG诱导表达,SDS-PAGE检测出蛋白相对分子量约89kDa,经阴离子交换层析和凝胶层析纯化后的a-葡萄糖苷酶最适反应温度为70℃,最适反应pH为5～5.5,且在pH 5.5～6.5之间有较高的稳定性。重组a-葡萄糖苷酶在70℃下105 min后酶活仍达到80%。