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 。     

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。     

甲壳素脱乙酰酶的研究概况及展望

甲壳素脱乙酰酶(chitin deacetylase,CDA,E.C.3.5.1.41)是一种能催化脱去甲壳素分子中N-乙酰葡糖胺链上的乙酰基,使之变成壳聚糖的酶。而壳聚糖因其独特的性质被广泛应用于医药、食品、化工、化妆品等行业。对CDA的来源、分离纯化和酶学性质、结构和催化机制、基因的克隆表达及应用前景等方面的研究进行了综述,并分析出今后的主要研究方向应在CDA基因的克隆表达、CDA底物的改造及CDA的结构和催化机制等方面。     

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。     

嗜冷嗜酸β-1,4-木聚糖酶及其钙离子依赖型碳水化合物结合模块

【目的】β-1,4-木聚糖酶是木聚糖降解的关键酶之一,嗜冷嗜酸木聚糖酶在功能性低聚木糖的制备中具有重要作用,但相关报道较少。【方法】从太平洋火色杆菌(Flammeovirga pacifica)菌株WPAGA1基因组发掘到一条新型的木聚糖酶序列,经基因合成、质粒构建和表达,并对其进行分离纯化及酶学性质研究。【结果】该木聚糖酶(Xyl4513)具有2个保守结构域,一个属于糖苷水解酶11家族(glycoside hydrolase family 11,GH11)催化模块(Xyl4513-T),另一个属于碳水化合物结合模块(carbohydrate-binding module,CBM) 60家族(CBM4513),这是一种非常罕见的GH11家族木聚糖酶含有CBM的现象。纯化后的Xyl4513最适反应温度和pH值分别为30℃、3.0,这一特性说明Xyl4513为嗜冷嗜酸β-1,4-木聚糖酶;而截短的木聚糖酶Xyl4513-T最适反应温度和pH值分别为20℃、4.0,且催化效率(k_cat/K_m)较前者下降了20%,说明CBM4513对酶稳定性和催化效...     

木聚糖酶基因克隆、表达与分泌及定点诱变研究进展

本聚糖酶专一性水解木聚糖分子中β－1．4－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,本聚糖酶基因的研究取得了很大进展。不仅克姓了许多不同来源的木聚糖酶基因,研究了木聚糖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。     

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。     

微生物脂肪酶资源挖掘及其催化性能改良策略

脂肪酶催化在食品、医药、化工、能源等领域发挥重要作用.开发新型微生物脂肪酶资源,对脂肪酶进行修饰改良,是脂肪酶催化领域的重要研发内容.极端微生物和不可培养微生物脂肪酶的发掘是获取新型工业催化剂的热点;体外定向进化、杂合酶、表面展示等蛋白质工程等分子生物学技术手段为开发特定性质"新酶"提供了有力工具;生物印迹、pH记忆、定向固定化、交联酶晶体、脂质体包埋等高效物理化学修饰方法拓宽了脂肪酶原有的催化性质.微生物脂肪酶资源挖掘及其改良将推动脂肪酶的生物催化产业快速发展.     

木聚糖酶分子结构与重要酶学性质关系的研究进展

木聚糖是一种多聚五碳糖 ,是植物细胞中主要的半纤维素成分。木聚糖酶是可将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的水解酶 ,它在饲料、造纸、食品、能源工业和环境科学上有着广阔的应用前景。随着分子生物学、结构生物学的发展及蛋白质工程的应用 ,对木聚糖酶结构和功能的研究不断深入。这里重点阐述与酶的活性、热稳定性、作用pH、等电点、底物亲和性及催化效率等重要性质相关的分子结构研究进展 ,讨论了其进一步的研究发展方向。研究木聚糖酶结构与功能的关系 ,对进一步加深木聚糖酶作用机制的了解、指导木聚糖酶的分子改良有重要意义。     

木聚糖酶高产黑曲霉的选育及其酶学性质研究

木聚糖酶是一种可以将木聚糖水解为木二糖和木二糖以上的低聚木糖,以及少量木糖和阿拉伯糖的组酶,在饲料、食品和造纸等行业具有广阔的应用前景。研究了紫外选育得到的一株木聚糖酶活力比较高的黑曲霉突变菌株Aspergil-lus niger N86的最佳产酶条件及其酶学性质。     

酶催化法制备新型结构脂质研究进展

结构脂质是一类具有营养保健功效的酯类化合物,可潜在地预防或辅助治疗特定疾病。以酶为核心的生物催化法,在结构脂质的制备中扮演着关键的角色。本文根据脂质的结构特点,从各类结构脂质的功能、脂肪酶的选择、酶载体材料的设计、固定化脂肪酶制备以及应用等方面分别介绍了LML型中长链结构脂、长链多不饱和脂肪酸结构脂、人乳脂替代品及含共轭亚油酸甘油三酯等新型结构脂质的酶法制备手段和技术,总结了制备各结构脂质的常用脂肪酶种类,重点介绍了固定化酶中载体材料的理性设计对脂肪酶活性及结构脂质产率的影响。今后,此方面的研究可围绕新脂肪酶资源发掘,新型固定化酶载体材料的设计与合成,结构脂质的制备方法拓展、反应体系构建及新生产工艺开发等方面进行。     

嗜冷嗜酸β-1,4-木聚糖酶及其钙离子依赖型碳水化合物结合模块

【目的】β-1,4-木聚糖酶是木聚糖降解的关键酶之一,嗜冷嗜酸木聚糖酶在功能性低聚木糖的制备中具有重要作用,但相关报道较少。【方法】从太平洋火色杆菌(Flammeovirga pacifica)菌株WPAGA1基因组发掘到一条新型的木聚糖酶序列,经基因合成、质粒构建和表达,并对其进行分离纯化及酶学性质研究。【结果】该木聚糖酶(Xyl4513)具有2个保守结构域,一个属于糖苷水解酶11家族(glycoside hydrolase family 11,GH11)催化模块(Xyl4513-T),另一个属于碳水化合物结合模块(carbohydrate-binding module,CBM)60家族(CBM4513),这是一种非常罕见的GH11家族木聚糖酶含有CBM的现象。纯化后的Xyl4513最适反应温度和pH值分别为30℃、3.0,这一特性说明Xyl4513为嗜冷嗜酸β-1,4-木聚糖酶;而截短的木聚糖酶Xyl4513-T最适反应温度和pH值分别为20℃、4.0,且催化效率(kcat/Km)较前者下降了20%,说明CBM4513对酶稳定性和催化效率有较大影响。Ca^(2+)、Mg2+和Ni2+对酶催化活性均有明显促进作用,其中Ca^(2+)效果更为明显。仅当含有Ca^(2+)时,CBM4513才对β-1,4-木聚糖具有特异性结合能力,属于Ca^(2+)依赖型CBM,其最大结合量为9.13μmol/g。【结论】本文获得了一种新型的嗜冷嗜酸木聚糖酶和相应的Ca^(2+)依赖型CBM,进一步丰富了它们的基因和蛋白资源。     

木聚糖酶生产现状研究

木聚糖酶(xylanase)是一种广为所知的工业用酶制剂,在造纸、食品、饲料工业、亚麻脱胶、燃料生产等工业中有广泛应用。本文详细介绍了木聚糖酶的酶学性质、微生物生产木聚糖酶的诱导物以及生产发展现状等方面。     

w-转氨酶分子改造研究进展

ω-转氨酶能催化羰基化合物发生不对称还原胺化反应,在制备手性胺类化合物方面具有较好的应用前景。由于底物结合区域特殊的空间结构,野生型ω-转氨酶在合成大位阻手性胺方面的应用受到了限制。此外,在立体选择性和稳定性方面这一类酶也存在一些不足,目前满足工业应用需求的ω-转氨酶仍较为有限。文中首先介绍了ω-转氨酶的结构特征和催化机制,并探讨S型和R型酶在结构特征方面的主要差异。然后对ω-转氨酶的分子改造研究进行了综述,重点阐述了基于结构特征和催化机制进行的分子改造研究,包括底物特异性改造、立体选择性改造和稳定性改造三方面。最后,对ω-转氨酶分子改造研究进展进行总结和展望。     

ω-转氨酶分子改造研究进展

ω-转氨酶能催化羰基化合物发生不对称还原胺化反应,在制备手性胺类化合物方面具有较好的应用前景。由于底物结合区域特殊的空间结构,野生型ω-转氨酶在合成大位阻手性胺方面的应用受到了限制。此外,在立体选择性和稳定性方面这一类酶也存在一些不足,目前满足工业应用需求的ω-转氨酶仍较为有限。文中首先介绍了ω-转氨酶的结构特征和催化机制,并探讨S型和R型酶在结构特征方面的主要差异。然后对ω-转氨酶的分子改造研究进行了综述,重点阐述了基于结构特征和催化机制进行的分子改造研究,包括底物特异性改造、立体选择性改造和稳定性改造三方面。最后,对ω-转氨酶分子改造研究进展进行总结和展望。     

β-甘露聚糖酶Man5A和木聚糖酶Tlxyn11B的融合表达

甘露聚糖酶和木聚糖酶是主要的半纤维素降解酶,在食品、饲料、纺织、造纸等工业应用广泛且通常搭配使用。文中将蓝状菌Talaromyces leycettanus JCM12802来源的性质优良的甘露聚糖酶编码基因man5A的CBM(Carbohydrate-bindingmodule)编码区去除,留下连接区和催化区,并将木聚糖酶基因Tlxyn11B成熟区编码序列与man5A的连接区进行融合,形成Tlxyn11B-linker-man5A融合基因,并在毕赤酵母中成功表达,获得了融合蛋白Tlxyn11B-Man5A。Tlxyn11B、不含CBM区的Man5A和Tlxyn11B-Man5A的理论分子量分别为21.6kDa、41.0 kDa、62.6 kDa。对纯化后的融合蛋白进行了性质分析,融合蛋白同时具有高的木聚糖酶和甘露聚糖酶活性。融合后的木聚糖酶的最适温度为70℃,较单独表达时提高了5℃。甘露聚糖酶的最适温度为90℃,与融合前一致。融合后的木聚糖酶热稳定性明显提高,60℃处理1 h剩余48%的酶活力,单独表达的木聚糖酶60℃处理20 min仅剩余20%的酶活力。融合后的木聚糖酶和甘露聚糖酶...     

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。     

老黄酶OYE家族的蛋白质工程的研究进展

老黄酶OYE家族酶是一类广泛分布的能够催化烯烃化合物不对称还原的酶类,其能够用于多种手性化合物的制备。分析了OYE家族酶的系统分类及催化反应类型,针对目前该类酶在应用过程中出现的稳定性差、活性低及底物特异性强等问题,综述了蛋白质工程方法对该类酶进行改造的研究进展,为深入研究该家族酶的催化机制及进一步改造提供参考,同时为进一步拓展OYE酶的工业化应用奠定基础。     

M-26碱性木聚糖酶的分离纯化及酶学性质研究

从Bacillus pumilus M-26发酵液中分离纯化碱性木聚糖酶,进行酶学性质研究,同时制备工业用碱性木聚糖酶制剂。首先将M-26发酵液进行硫酸铵盐析,制备工业用碱性木聚糖酶干品;然后进行sephadexG-25层析脱盐和cellulose DE-52层析得以纯化。硫酸铵的饱和度50%,酶制剂的酶活可达9 000 IU/g,收率为85%;分离纯化使酶的比活为126.32 IU/mg蛋白,纯化倍数为19.89,酶的回收率12.83%;分子量约为20 ku;M-26碱性木聚糖酶的最适温度和pH分别是55℃和pH 8.0,具有一定的耐碱性;该酶无纤维素酶活性,Fe2＋对其有激活作用;Mn2＋、Zn2＋、Fe3＋、Cu2＋对其具有抑制作用。短小芽胞杆菌M-26碱性木聚糖酶具有纸浆生物漂白应用前景。