木聚糖酶分子进化的研究进展

木聚糖的降解需要多种水解酶的协同作用,其中βD1,4内切木聚糖酶是最关键的水解酶之一。同一家族木聚糖酶氨基酸序列间有较高的同源性和较近的亲缘关系,这标准通常用于酶的家族归类。不同来源的同种木聚糖酶在相同位置上的氨基酸残基起源于共同祖先或者具有相似的生物学功能,而在进化过程中,对酶分子结构、催化起重要作用的氨基酸残基往往高度保守。综述了木聚糖酶分子进化的研究进展及其应用前景 。     

外源木聚糖酶在枯草芽胞杆菌中信号肽筛选

[目的]本试验旨在筛选引导表达外源木聚糖酶基因高效分泌的信号肽,为枯草芽胞杆菌木聚糖酶高效分泌表达系统提供元件.[方法]构建信号肽筛选载体,载体是以含壮观霉素抗性基因的大肠-枯草穿梭载体为基本骨架,目标蛋白为耐碱性木聚糖酶,可在麦芽糖启动子Pglv诱导下表达.从枯草芽胞杆菌A1747基因组中扩增获得24个Sec途径信号肽,并将其全部链接到至筛选载体上,并在枯草芽胞杆菌WB700中实现表达分泌.重组菌在3%麦芽糖诱导下培养24h后用DNS法测定上清酶活.[结果]成功构建信号肽筛选载体pGPSX及24个表达载体,实现木聚糖酶表达分泌.且不同信号肽对于引导外源木聚糖酶分泌能力不同,其中YnfF信号肽引导分泌目标蛋白效率最高,上清酶活为37.2IU/mL.[结论]试验证明在枯草杆菌中对外源蛋白进行信号肽筛选是提高其分泌的有效途径,并获得了针对木聚糖酶高效分泌信号肽YnfF.     

草菇不同菌株木聚糖酶xyn基因的表达及其酶活性分析

木聚糖酶是半纤维素酶系的重要组成部分,能够分解水稻、小麦等农作物秸秆中的半纤维素。研究探讨木聚糖酶相关基因及其功能,为进一步探讨木聚糖酶与草菇生物转化率之间的关系提供理论依据。首先通过生物信息学手段构建了草菇2个木聚糖酶基因xyn1和xynII编码氨基酸序列的系统进化树,然后从生物转化率不同的草菇菌株分别提取各自的RNA,反转录为cDNA后,采用实时荧光定量PCR技术分析了xyn1和xynII基因的转录表达情况;最后应用DNS法对这些菌株中的木聚糖酶活性进行了测定。研究结果表明,xyn1编码的氨基酸序列与草腐菌相似性较高,而xynII编码的氨基酸序列与木腐菌遗传差异较小。在木聚糖酶活性测定和实时荧光定量PCR结果中,不同菌株的木聚糖酶活性趋势与xynII的转录表达趋势相似,均呈现依次递减。草菇的木聚糖酶活性与其生物转化率之间存在正相关性,推测草菇不同菌株木聚糖酶活性差异可能表现在转录水平上的差异。     

造纸用木聚糖酶的基因工程研究进展

木聚糖酶用于造纸行业可以显著改善纸浆的性能,减少纸张处理过程中有害化学试剂的使用,从而减轻环境污染,提高纸张品质,因此在造纸工业中具有广阔的应用前景。本文从造纸用碱性木聚糖酶基因的克隆、分子改造、高效表达及在造纸行业的应用研究等方面出发,对造纸用碱性木聚糖酶的研究现状进行综述,为开发造纸用木聚糖酶提供了思路。     

草酸青霉纤维素酶基因和木聚糖酶基因的调控基因POX05145的鉴定

草酸青霉能产生完整的纤维素酶和木聚糖酶酶系,其纤维素酶基因的表达主要受转录因子的调控。前期工作中,通过对草酸青霉菌株HP7-1在不同碳源培养基培养条件下转录组的比较分析,获得了调控纤维素酶和木聚糖酶产量的候选调控基因集。本研究以草酸青霉ΔPoxKu70为出发菌株,通过同源重组法,构建并获得了其中一个候选调控基因POX05145的缺失突变株ΔPOX05145。在微结晶纤维素Avicel诱导培养条件下,与出发菌株ΔPoxKu70相比,ΔPOX05145的纤维素酶产量和木聚糖酶产量发生了显著改变。其中,在诱导第2天时,ΔPOX05145对硝基苯-β-D-纤维二糖苷酶产量和木聚糖酶产量分别上升43.4%和164.7%,对硝基苯-β-D-半乳糖吡喃葡萄糖苷酶产量下降92.8%,但是,滤纸酶产量和羧甲基纤维素酶产量没有显著变化。然而,在诱导第4天时,所有纤维素酶产量和木聚糖酶产量上升100.4%~294.0%。实时荧光定量PCR检测表明POX05145在不同的时间不同程度的调控主要的纤维素酶基因和木聚糖酶基因的表达。序列分析表明POX05145含有一个GAL4类锌指结构的DNA结合功能域和一个保守的真菌特有的转录因子结构域(Fungal_TF_MHR)。     

耐热木聚糖酶研究进展

β1,4内切木聚糖酶(EC.3218)能够以内切方式作用于木聚糖主链产生不同长度的木寡糖和少量的木糖,因此是木聚糖降解酶系中最关键的酶。木聚糖酶具有很大的工业应用潜力和价值,由于许多工业应用木聚糖酶的单元操作都是在高温下进行的,寻求耐热木聚糖酶作为催化剂是非常重要的。重点介绍了耐热木聚糖酶的特性、分泌表达和结构区域的研究进展。     

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 。     

微生物发酵产木聚糖酶研究进展

木聚糖是植物半纤维素的主要成分,是自然界中仅次于纤维素的可再生资源。木聚糖酶是一类重要的木糖苷键水解酶酶系,可将木聚糖逐次降解为低聚木糖及木糖,在饲料、造纸、食品和生物转化等行业应用广泛。目前利用微生物发酵生产木聚糖酶的研究很多,菌种涉及到细菌、真菌等,其发酵生产木聚糖酶的工艺、产量及特性也各有不同,对此进行了综述,并展望了木聚糖酶发酵生产的研究方向。     

木聚糖酶与XIP型木聚糖酶抑制蛋白相互作用分子机制的研究进展

Xylanase inhibitor protein (XIP)型木聚糖酶抑制蛋白对大部分GH10、GH11家族的真菌木聚糖酶具有抑制作用,但是却不能抑制细菌来源和植物自身所产生的木聚糖酶。XIP型木聚糖酶抑制蛋白对木聚糖酶的抑制作用主要是通过模拟底物接触酶的活性位点,迅速阻塞底物进入活性位点区域的通道。然而,在对XIP型木聚糖酶抑制蛋白具有抗性的GH10和GH11木聚糖酶晶体结构中,连接二级结构的Loop构象严重阻碍了XIP型木聚糖酶抑制蛋白的抑制功能。与对XIP型木聚糖酶抑制蛋白敏感的木聚糖酶相比,氨基酸残基的插入突变导致抗性木聚糖酶的Loop具有明显的凸出构象;而在GH11家族抗性木聚糖酶中,"拇指"结构中部分氨基酸的替换致使XIP型木聚糖酶抑制蛋白与"拇指"结构无法形成稳固的氢键和疏水建,从而削弱XIP的抑制作用。     

短小芽孢杆菌木聚糖酶基因在毕赤酶母中的分泌表达及酶学性质研究

将短小芽孢杆菌HB030的内切-1,4-木聚糖酶基因克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K,得到重组质粒pH-BM220,将pHBM220经酶切后分别转化三株毕赤酵母KM71、GS115、SMD1168,该木聚糖酶基因在三株毕赤酵母中均实现了分泌表达,将重组毕赤酵母KM71（pHBM220）,GS115（pHBM220),GS115(pHBM220),SMD1168（pHBM220）分别诱导产酶,对重组酶进行相关的酶学性质分析表明,三的最适反应pH值约为5.5,最适反应温度约为60℃,在其最适反应条件下测得三粗酶液酶活分别为10.80IU/mL,11.63IU/mL,9.68IU/mL,重组毕赤酵母KM71（pHBM220）所产酶的热稳定性较好,而在pH稳定性方面三没有太大的差异。     

黑曲霉产木聚糖酶发酵条件的研究

将经过诱变选育高产木聚糖酶并具有Nystatin抗性的黑曲霉,分别在不同条件下进行固体发酵培养,探讨最佳产酶条件。结果显示:在以质量分数1%木糖为附加碳源,以质量分数2%NH4NO3为氮源,无机盐为质量分数1%NaCl,加水比例为1:1.3,接种量为1.5%,装料量为5g/300m l三角瓶,培养温度为30℃,培养周期为72 h的培养条件下,菌株产木聚糖酶活力提高至7285.4 IU.g-1。比出发菌株提高了20%。酶活力测定采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法。     

Xylanase treatment of plant cells induces glycosylation and fatty acylation of phytosterols

Treatment of tobacco suspension cells ( Nicotiana tabacum cv. KY 14) with a purified β -1,4-endoxylanase from Trichoderma viride [1 μg enzyme (ml cells)⁻¹] caused a 13-fold increase in the levels of acylated sterol glycosides and elicited the synthesis of phytoalexins. A commercial preparation of xylanase from Trichoderma viride caused an identical shift in sterols. In contrast, a commerical xylanase from Aureobasidium pullaulans had no effect on the levels of acylated sterol glycosides, but did elevate the levels of sterol esters. Treatment of the cells with Cu²⁺ or Ag⁺ also evoked a severalfold increase in the levels of acylated sterol glycosides. Analysis of the various sterol lipid classes revealed that the large xylanase-induced increase in acylated sterol glycosides occurred at the expense of sterol esters, free sterols and sterol glycosides. Further analyses revealed that the most abundant phytosterol in each of the four classes of sterol lipids was β -sitosterol. Linoleic acid was the most abundant fatty acid in the sterol esters, and palmitic and linoleic acids were the most abundant fatty acids in the acylated sterol glycosides. Glucose was the only sugar moiety in the sterol glycoside and acvlated sterol glycosides. Glucose was the only sugar moiety in the sterol glycoside and acylated sterol glycoside fractions. The results of the present study demonstrate that xylanase from Trichoderma viride induces a dramatic shift in the level of acylated sterol glycosides, indicating that endoxylanase was probably the active component in the cellulase enzyme preparations used in our previous study.     

通过N端替换提高木聚糖酶的热稳定性

以来源于Thermomonospora fusca的耐高温木聚糖酶TfxA和来源于Streptomycesolivaceoviridis的高比活木聚糖酶XYNB为亲本,构建出耐热高比活融合木聚糖酶TB,将TB在大肠杆菌BL21和毕赤酵母GS115中进行表达并对表达产物的酶学性质进行分析比较。分析表明,融合蛋白TB最适pH值为6.0,最适温度为70℃,较XYNB有大幅度的提高;在热稳定性方面,TB明显优于XYNB,将两种稀释好的酶液分别在80℃和90℃下热处理3min,TB的热稳定性较XYNB提高了6倍左右;TB的pH稳定性为5～9(相对剩余活性在50%以上的pH范围),较XYNB有所下降,但两者的比活性基本不变,保持了亲本XYNB的高比活性。通过同源建模和序列比较,分析了可能影响融合蛋白TB酶学性质的因素,为进一步研究木聚糖酶的结构与功能提供了新的思路。     

中度嗜盐菌产木聚糖酶发酵条件的研究

中度嗜盐菌在盐碱环境下生长繁殖,其产生的木聚糖酶也同样具有在盐碱环境下发挥作用的特性。本文对一株中度嗜盐菌的产木聚糖酶活性进行了初步研究。研究包括氮源、液体种子接种量、培养温度、pH值、培养时间等因素对该菌株产木聚糖酶能力的影响。结果表明,最佳培养氮源为蛋白胨;最佳产生木聚糖酶的发酵条件是液体种子接种量为6%,温度为35℃,pH值7,培养时间为4 d。     

一株产木聚糖酶菌株的分离、鉴定及其酶学特性研究

以木聚糖为唯一碳源,采用平板水解圈筛选和摇瓶发酵相结合的方法,从土壤中分离、筛选到一株产木聚糖酶的细菌xy-7,根据其形态和生理、生化特性,并结合16S rDNA序列分析,初步鉴定为坎皮纳斯类芽孢杆菌(Paenibacillus campinasensis)。经测定,xy-7所产木聚糖酶的最适作用温度为60℃,最适作用pH为7.0。该酶热稳定性较好,60℃时保温2h酶活保持为原来的73%。此外,该酶的pH作用范围较广,pH 9.0时酶活仍能保持68%,属于耐碱性木聚糖酶。这些性质表明,该酶在制浆造纸等行业具有较好的应用前景。     

体外模拟猪胃条件下木聚糖酶活力稳定性研究

木聚糖酶是饲用复合酶制剂的主要酶系之一,本实验对某木聚糖酶在体外模拟猪胃条件下酶活力的稳定性进行了研究.结果表明:实验所用酶最适温度为50℃左右,最适pH为5.5左右;酶的耐热性能比较好,pH稳定性范围为5～8,体外模拟猪胃条件下木聚糖酶稳定性实验表明,酶活损失较大,经不同方法处理木聚糖酶,酶活损失百分率大小顺序为:胃蛋白酶<新鲜猪胃液<胃蛋白酶+金属离子.     

微生物产生的木聚糖酶的功能和应用

术聚糖是一种异质多糖,主要由木糖和阿拉伯糖组成。微生物产生的木聚糖酶来源广泛,能将木聚糖水解为木寡糖和D-木糖。该酶具有极大的应用价值,如可用于纸浆的漂白以减少环境污染,也可将造纸工业及农业废料中的木聚糖转化为D-木糖。