海洋微生物多糖降解酶的研究进展

多糖降解酶是一类能够催化多糖分子内糖苷键断裂,使聚合度不断降低,最终产生寡糖的水解酶。地球上微生物数量庞大,其产多糖降解酶种类丰富,尤其是海洋微生物多糖降解酶因其特异性的催化活性,在工业生产中具有重要的应用前景。随着海洋生物技术的快速发展,海洋微生物多糖降解酶的开发和利用已逐渐引起研究者的关注。综述了海洋微生物多糖降解酶的主要类型及研究现状,并讨论了未来应用及发展趋势,以期为海洋微生物多糖降解酶的研究与开发提供参考。     

微泡菌属菌株YPW1和YPW16多糖降解特性分析

【背景】海洋环境中分离到的微泡菌属菌株具有多糖降解能力,在环境中可以作为糖类代谢的重要执行者参与海洋碳循环过程。【目的】测定2株微泡菌属菌株的多糖降解活性,通过与微泡菌属其他菌株基因组比较分析2株菌的多糖降解基因特征。【方法】通过3,5-dinitrosalicylicacid(DNS)定糖法测定多糖降解活性,同时利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并与其他基因组注释结果进行比较分析。【结果】分离得到2株微泡菌属菌株YPW1和YPW16,二者均为潜在新种。结果表明,菌株YPW1能够降解琼胶、褐藻胶、果胶、几丁质、木聚糖、淀粉、普鲁兰等7种多糖,而菌株YPW16仅可降解淀粉和普鲁兰。基因组分析表明,YPW1具有上述7种多糖的降解酶基因,但菌株YPW16只具有淀粉酶与普鲁兰酶降解基因。相较于其他微泡菌属菌株,菌株YPW1多糖降解范围、多糖降解酶基因种类与丰度较高,但菌株YPW16多糖降解范围却较为狭窄。由此可知,多糖降解酶基因在微泡菌属基因组中的分布差异性较大。【结论】本研究为微泡菌属提供了2株潜在的新型菌株资源,为生物多糖降解提供了生化工具,也为研究微泡菌属菌株中多糖降解基...     

生物质多糖的高效降解与降解酶（系）的精确定制

自然界中多糖类生物质资源十分丰富,然而其复杂的抗降解屏障限制了生物转化的进程.近年来,随着生物质多糖结构的快速解析以及大量多糖降解酶的鉴定研究,针对不同底物结构或产物需求,仿制高效微生物多糖代谢途径,精确定制多糖降解酶系,促进生物质高效转化已成为可能.本文分析中性多糖(纤维素和木聚糖)、碱性多糖(几丁质和壳聚糖)以及酸性多糖(褐藻胶)的精细结构组成与基团性质,总结3类多糖主要降解酶的活性架构特征及其底物精确结合模式.文章还阐述蛋白质工程设计与定制策略,针对酶分子不同功能区的分析,可为酶分子的功能快速设计与改造提供靶点,以获得适宜于工业应用的高效酶分子,此外,根据微生物胞外降解酶系的降解次序与协同关系,可基于应用需求精确定制复杂多糖降解酶系,实现生物质的高效与高值降解转化.     

一株海藻多糖降解菌的分离与鉴定

【目的】从腐烂的褐藻中筛选一株海藻多糖降解菌,编号L206,分析其对不同多糖的降解能力。【方法】通过形态观察、生化单因子试验及16S r RNA基因鉴定细菌,DNS法测定海藻多糖降解酶活性等。【结果】海洋细菌L206,革兰氏阴性短杆菌,生长对数期为3-21 h,适宜生长的Na Cl质量浓度为0-3%(质量体积比);通过16S r RNA基因鉴定为白色噬琼胶菌(Agarivorans albus);L206被海带粉诱导至72 h时,综合复合酶活力达到最大,其中淀粉酶活力最高(28.17 U/m L),木聚糖酶次之(23.83 U/m L)。【结论】白色噬琼胶菌L206是一株多能型多糖降解菌,对褐藻多糖有特殊的降解能力,具有潜在开发价值。     

草酸青霉的植物多糖降解酶基因表达调控的研究进展

植物生物质是地球上最丰富的可再生资源,对其生物炼制可生产高附加值的生物基产品。生物炼制需要使用植物多糖降解酶(plant-polysaccharide-degrading enzymes,PPDEs),如纤维素酶、木聚糖酶和生淀粉酶。丝状真菌草酸青霉(Penicillium oxalicum)能分泌完整的具有高活力的植物多糖降解酶,但其产量低限制了大规模生产及应用。草酸青霉中植物多糖降解酶的生物合成受到多种调控因子包括转录因子的严格调控。本文主要介绍在以植物生物质甘蔗渣和木薯生淀粉为原料的生物炼制中,涉及的一些关键微生物方面的问题,如从高产植物多糖降解酶的真菌菌株的筛选、育种,到草酸青霉植物多糖降解酶合成及其基因表达的调控基因的鉴定,以及酶产量提高的工程菌株的构建等,为丝状真菌资源的开发与利用提供理论指导。     

植物细胞壁多糖合成酶系及真菌降解酶系

秸秆类植物细胞壁多糖高效降解转化对我国农业经济的绿色可持续发展具有重要意义,然而植物细胞壁在长期进化过程中形成了复杂结构限制了工业化酶解转化的过程。一方面从植物细胞壁多糖合成酶系的多样性、细胞壁多糖成分的复杂性、超分子结构的异质性等方面综述了形成植物细胞壁抗降解屏障的原因;另一方面从真菌降解植物细胞壁酶系的多样性、不同菌株降解酶组成差异性等分析降解转化植物细胞壁时发挥的不同作用,从而为工业转化合理复配真菌降解酶系,提高秸秆生物质的利用效率提供理论支持。     

植物细胞壁多糖合成酶系及真菌降解酶系北大核心CSCD

秸秆类植物细胞壁多糖高效降解转化对我国农业经济的绿色可持续发展具有重要意义,然而植物细胞壁在长期进化过程中形成了复杂结构限制了工业化酶解转化的过程。一方面从植物细胞壁多糖合成酶系的多样性、细胞壁多糖成分的复杂性、超分子结构的异质性等方面综述了形成植物细胞壁抗降解屏障的原因;另一方面从真菌降解植物细胞壁酶系的多样性、不同菌株降解酶组成差异性等分析降解转化植物细胞壁时发挥的不同作用,从而为工业转化合理复配真菌降解酶系,提高秸秆生物质的利用效率提供理论支持。     

海洋褐藻多糖的复杂结构、降解酶系以及生物学功能

海洋大型藻类(包括褐藻、红藻和绿藻)具有生物质资源产量高、生长过程中不占用耕地和淡水资源等优点,是未来生物炼制的优良原料。2021年,中国褐藻产量为190万吨,远高于其他经济藻类。但是与绿藻相比,褐藻所含的褐藻酸盐和红藻所含的3,6-脱水-L-半乳糖等多糖组分不容易发酵,极大地限制了其高值转化的进程。本文针对褐藻多糖的高效降解与高值转化这一研究热点,总结了褐藻的系统发育与褐藻多糖(褐藻胶、岩藻多糖以及昆布多糖)的复杂结构组成,分析了3类海洋多糖降解酶系的家族、空间结构及其特异性识别专一底物的活性架构等特征,并对褐藻多糖降解产物及其衍生寡糖的生物学功能进行了构效分析,以期揭示海洋多糖降解酶系的高效催化机制和特异性识别机理,推动褐藻的高效生物降解转化,为精准定制生物活性寡糖,构建绿色低碳工业化生产工艺提供参考。     

真菌多相结构的化学修饰

真菌多糖因具有独特的分子结构,一般都具有促进免疫、抑制肿瘤的活性,但这种活性随真菌种类及其产生的多糖种类不同而差异较大;另外真菌多糖都具有较大的分子量,水中溶解性较差,这为真菌多糖的实际应用造成了一定的困难．对某些真菌多糖的结构进行必要的化学修饰,不仅可增强其促进免疫和抗肿瘤活性,而且水溶性也大大地提高。茯苓多糖是β-1,6-葡糖链分支的β-1,3-葡聚糖,没有抗肿瘤活性,经高碘酸氧化、Smith降解、硼氢化钠还原可得较小分支的中间产物,再经酸水解去除分支得到直链多糖,即茯苓新糖。茯苓新糖和中间产物均具有很…     

pH值、温度和金属离子对endo-PG降解香蕉果胶多糖的影响

从香蕉果肉中分离出水溶性果胶多糖(WSP)和酸溶性果胶多糖(ASP),探讨了pH值、温度、金属离子对内切多聚半乳糖醛酸酶(endo-PG)降解果胶多糖的影响.结果表明,pH 3.7～4.6较适于endo-PG的作用.在相同pH值下,endo-PG对WSP的降解效应随香蕉果实的成熟逐渐增强,而对ASP则逐渐减弱;在20～40℃内,温度越高,endo-PG对WSP和ASP的降解作用越强.Cd~(2+)、Cu~(2+)、Mg~(2+)和Fe~(3+)可显著抑制endo-PG对果胶多糖的降解;而Fe~(2+)和Mn~(2+)则起显著的促进作用.pH值、温度、金属离子等共同调控了endo-PG对果胶多糖的降解作用.