微紫青霉外切葡聚糖纤维二糖水解酶（CBHI）的纤维素结合结构域及其链结区非水解性破坏纤维素结晶区结构

天然纤维素的结晶区必需在内、外切纤维素酶的协同作用下,始可被降解,这是纤维素降解的限速步骤。内、外切纤维素酶均为β－1,4－糖苷键的水解酶,但单一的内、外切纤维素酶却都不能水解天然纤维素的结晶区。内、外切纤维素酶怎样协同降解纤维素的机理一直未得阐明,是天然纤维素降解机制研究中的难点。纤维素酶分子是由具有催化功能的催化结构域（catalytic domain,CD）和具有结合纤维素功能的纤维素结合（吸附）结构域（cellulse biding domain,CBD）及涟结它们的链结区（linker）序列组成。已知一细菌的CBD在吸附纤维素后,纤维素聚合物断裂形成短小纤维,但这一现象还未在真菌中有类似发现,通过对插入质粒pUC-18上的微紫青霉外切葡聚糖纤维二糖水解酶CBHI的 cDNA基因,进行系列序列定向缺失等体外操作,得到了催化结构域序列缺失的重组质粒,转化大肠杆菌JM109后,利用纤维素结合结构域CBD可吸附纤维素的特性,筛选到含CBD编码区的转化子PUC18G,生产出了LacZ－CBD融合蛋白,经木瓜蛋白酶有限酶切后,分离纯化得到了CBD结构域及其链结区称为：CBDCBHI。经X光衍射、红外光谱分析、热活力测定和扫描电镜观察表明,CBDCBHI吸附纤维素后,能够导致纤维素聚合物氢键断裂,结晶度减低和形成短纤维,从而在底物可及性上为内切葡聚糖酶的水解糖化作用提供了条件,为真菌内、外切纤维素酶协同降解天然纤维素的作用机制提供了实验支持,并提出了内切纤维素酶的水解作用可为外切纤维素酶吸附纤维素提供能量的推论。     

真菌和细菌纤维素酶的差别及内、外切葡聚糖苷酶的底物专一性

通常认为纤维素的降解过程,首先是纤维素酶（纤酶）分子吸附到纤维素表面,然后,内切葡聚糖苷酶（内切酶）在葡聚糖链的随机位点水解底物,产生寡聚糖;外切葡聚糖苷酶（外切酶）,从葡聚糖链的非还原端进行水解,主要产物为纤维二糖,需要两类酶的"协同"才能完成对纤维素的降解。纤维素酶分子由催化结构域（ｃａｔａｌｙｔｉｃｄｏｍａｉｎ,ＣＤ）、纤维素结合结构域（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ－ｂｉｎｄｉｎｇｄｏｍａｉｎ,ＣＢＤ）和一个连接桥（ｌｉｎｋｅｒ）三部分组成。近年来,纤维素酶分子结构与功能的研究取得了实质性的进展。不同…     

纤维二糖在纤维素生物降解中调控作用的探讨*

对纤维二糖在真菌纤维素酶类合成中的诱导和阻遏作用机制、水解活性的抑制作用等的研究进展做了简要评述。根据对纤维素酶分子的纤维结合结构域的研究结果,提出了外切纤维素酶的主要功能是破坏纤维素的结晶结构,为β-1,4糖苷键的水解提供条件的论点。提出了经济有效转化纤维性材料的新策略。     

裂褶菌纤维二糖脱氢酶吸附纤维素性质

纤维二糖脱氢酶（ＣＤＨ）可以吸附棉花、微晶纤维素和酸处理纤维素,４ｍｉｎ便都达到平衡。与纤维素酶明显不同,该酶的Ｓｃａｔｃｈａｒｄ吸附曲线都是一条直线,为典型的单结合位点模型（ｏｎｅ－ｂｉｎｄｉｎｇ－ｓｉｔｅ ｍｏｄｅｌ）。观察到ｐＨ值、温度、乙二醇和ＮａＣｌ对ＣＤＨ吸附微昌纤维素有影响,并进行了讨论。     

低温纤维素酶的研究与生产

纤维素酶是指能降解纤维素分子生成纤维二糖和葡萄糖等小分子物质的一组酶的总称,是复合诱导酶[1]。目前广泛应用于纺织、食品、可再生资源利用等领域的纤维素酶几乎都是中温纤维素酶(最适作用温度45°C-55°C)[2]。     

新鞘氨醇杆菌属9-1的纤维素酶基因Nspcel8A的克隆表达与酶学特性

木质纤维素转化成燃料酒精是缓解能源和环境危机的途径之一.降低将木质纤维素转化成生物燃料的生产成本,需要提高纤维素酶产量或筛选到具更高酶活性的纤维素酶.新鞘氨醇杆菌(Genus Novosphin-gobium)属于鞘氨醇杆菌科(Sphingomonads),该科的细菌新陈代谢多样化,能够降解有机化合物,也可应用于木质素的降解,但目前新鞘氨醇杆菌属细菌的纤维素酶基因的研究未见报道.本研究对新鞘氨醇杆菌属细菌菌株9-1的纤维素酶基因Nspcel8A进行了克隆表达和酶学特性鉴定.Nspcel8A含有属于糖基水解酶家族8的催化结构域.该酶在大肠杆菌中实现了异源表达并获得了表达产物.Nspcel8A对羧甲基纤维素(car-boxymethylcellulose,CMC)的最适作用pH值和温度分别为4.0和40℃,Nspcel8A具有良好的pH值稳定性,在pH值3.5～11.0范围内放置24 h后能够保持60％以上的酶活力.Nspcel8A对CMC的Km值为10 mg/mL,Vmax为14 μmol·min-1·mg-1.底物特异性测试显示Nspcel8A对CMC有最高的酶活力(8.40 U/mg),但对不可溶纤维维如磷酸膨胀纤维素和Avicel只有较低的酶活力或没有酶活.高效液相色谱法分析显示Nsp-ce18A 不能降解纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖,能把纤维五糖部分降解成纤维二糖和纤维三糖,能把纤维六糖降解为纤维二糖、纤维三糖和纤维四糖,并以纤维三糖为主.以上结果显示Nspcel8A是一个内切葡聚糖酶,由于它不能水解结晶纤维素,说明它不是Novosphingobium sp.9-1主要的纤维素降解酶.     

纤维二糖脱氢酶在纤维素降解中的作用研究*

裂褶菌纤维二糖脱氢酶（ｃｅｌｌｏｂｉｏｓｅ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ, ＣＤＨ）可以提高纤维素酶对纤维素的降解。以纤维二糖为电子供体, ＣＤＨ作用于羧甲基纤维素可降低其溶液的粘度,作用于纤维素 ＣＦ１１和磷酸膨胀纤维素,分别使其悬浊液的浊度提高７％和１４．４％。ＣＤＨ与纤维二糖水解酶或内切纤维素酶在降解棉花纤维素时没有表现出协同作用。但若棉花事先在纤维二糖存在下用ＣＤＨ预处理,则变得易于被水解。     

纤维二糖脱氢酶的纤维素降解中的作用研究

裂褶菌纤维二糖脱氢酶（ｃｅｌｌｏｂｉｏｓｅ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ,ＣＤＨ）可以提高纤维素酶对纤维素的降解。以纤维二糖为电子供体,ＣＤＨ作用于羧甲基纤维可降低其溶液的粘度,作用纤维素ＣＦ１１和磷酸膨胀纤维素,分别使其悬浊液的浊度提高７％和１４．４％。ＣＤＨ与纤维二糖水解酶或切纤维素酶在降解棉花纤维素时没有表现出协同作用。但若棉花事先在纤维二糖存在下用ＣＤＨ预处理,则变得易于被水解。     

纤维素酶的底物专一性

天然纤维素的有效酶解取决于外切葡聚糖纤维二糖水解酶（ＣＢＨ）和内切葡聚糖水解酶（ＥＧ）的协同作用。ＥＧ随机水解纤维素无定形区分子链内的β－１,４－糖苷键;ＣＢＨ则由分子链的还原性末端水解出纤维二糖。这种底物专一性差别的原因在于ＣＢＨ呈“桶状”的活性部痊表面存在２个“ｌｏｏｐ”结构,只能容许纤维素分子链的末端伸入到活性裂隙中。ＥＧ无“ｌｏｏｐ”结构在存在,对底物是充分可及的。ＥＧ催化结构域中底物结合     

一种微生物酶法生产纤维低聚糖的新工艺

一种微生物酶法生产纤维低聚糖的工艺,是以经过预处理的纤维素为原料,真菌纤维素酶为初始酶制剂,采用纤维素“底物原位吸附-固液分离拆分-定向水解法”酶解制备纤维低聚糖,     

纤维素酶制剂活力的测定方法

由绿色木霉EA₃-867所制备的纤维素酶制 剂是一种复合酶,除了纤维素酶外,还有半纤维 素酶、果胶酶等。而纤维素酶本身又是一种多 组分酶,一般认为它包括有C₁酶、Cx酶和fl- 葡萄糖普酶^[1-3] C₁酶能使天然纤维素降解成 直链纤维素,而Cx酶能使直链纤维素分解成纤 维二糖等较小单位,纤维二糖等再经β-葡萄糖 普酶作用,生成最终产物葡萄糖。     

哈氏噬纤维菌吸附纤维素的影响因素

[目的]探索哈氏噬纤维菌(Cytophaga hutchinsonii)吸附纤维素的作用机制.[方法]通过比较不同因素对哈氏噬纤维菌吸附纤维素的影响,包括:菌龄、pH、温度、表面电荷、细胞活力、细胞表面蛋白、细胞表面多糖以及纤维素类似物等,寻找在吸附过程中起重要作用的细胞成分.[结果]菌体经蛋白酶及热处理,对纤维素的吸附能力完全丧失;叠氮化钠、甲醛和戊二醛处理对菌体吸附能力影响不明显;菌体经刚果红和高碘酸钠处理,吸附能力变化不大;菌体对纤维素底物的吸附具有特异性,吸附作用不受纤维二糖和羧甲基纤维素的抑制.[结论]实验表明,哈氏噬纤维菌吸附纤维素的能力与菌体表面蛋白密切相关,而受细胞的代谢活性和胞外多糖影响较小,推测细胞表面可能存在特异性的纤维素结合蛋白.     

酶法制备功能性纤维低聚糖的研究

研究里氏木霉(Trichoderma reesei)Rut C30纤维素酶单一组分EGI、EGII和CBHI降解纤维素的机理及纤维低聚糖酶法制备技术,进而初步研究纤维低聚糖对青春双歧杆菌的增殖作用。以内切葡聚糖酶EGII酶法制备纤维低聚糖,每克纤维素最佳酶用量1 U,最佳酶解时间90 min,制备得到的纤维低聚糖中纤维二糖、纤维三糖和纤维四糖占总糖的比例分别为43.8%、34.8%和7.9%。以纤维二糖、纤维低聚糖为C源增殖青春双歧杆菌,菌体质量浓度增殖倍数分别为2.14、2.84。     

木霉纤维素酶的诱导形成及其调节I.槐糖对木霉EA3-867纤维素酶形成的诱导作用

在槐豆荚提取液中分离到白色针状的槐糖结晶,该糖对拟康氏木霉(Trichoderma pseudo-Koningii Rafai) EA3-867的纤维素酶(C1和Cx)有强力的诱导作用。在纤维素酶活力,尤其是产酶速度上明显超过纤维素的诱导作用。槐糖的诱导作用与添加槐糖的时间和菌种有关,并受甘油强烈阻遏。在以纤维二糖(0．5％)为碳源培养时,木霉EA3-867也能较迅速地形成纤维素酶,但在EA3-867的甘油培养物中加入纤维二糖(5×10-3M)并不能诱导Cx酶。槐糖和纤维素对纤维素酶的诱导作用,无论在诱导胞外和胞内纤维素酶的成分上或从凝肢电泳图上,都十分相似。作者认为木霉EA,一867的纤维素酶形成同时受诱导一阻遏机制调节,并对组成型和诱导型的纤维素酶的作用,以及固体纤维素对纤维素酶可能的诱导机制作了推测。     

同源建模在纤维素酶分子改造中的应用

同源建模技术(homology modeling)给蛋白质的研究带来了新的希望,在理论上解决了结构预测和功能分析以及蛋白质工程实施方面所面临的难题.纤维素酶(cellulase)是能水解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称.对纤维素酶的研究目前已经发展到结构功能分析、理性设计等方面.由于实验方法不能胜任全部纤维素酶结构的测定工作,故以计算机为依托的同源建模技术便发挥着重要作用,它在纤维素酶分子改造中的应用主要有:家族同源分析、研究功能氨基酸的作用机理、基于分子结构的理性设计、预测突变体结构和新功能等.随着同源建模技术自身的不断完善,以及分子对接、分子动力学模拟等技术的发展,计算机模拟技术将在酶分子的改造过程中显示出巨大的生命力.     

梭热杆菌纤维小体研究进展

梭热杆菌(Clostridium thermocellum)是一种嗜热厌氧细菌,通过分泌大量纤维素酶高效降解纤维素.根据作用纤维素的不同部位,梭热杆菌分泌的纤维素酶分为内切纤维素酶和外切纤维素酶.纤维小体是由支架蛋白、锚定元件、黏合蛋白、纤维素结合域和催化单位组成的复合体,其独特的结构,使得它可以比真菌纤维素酶更紧密地结合到纤维素表面,这个复合结构结合着多种催化单位,而此特殊的结构是梭热杆菌高效降解纤维素的必要条件.近年来,为更深入透彻地了解纤维小体的结构与功能进行了大量的研究工作,现对相关研究进展进行综述,并给出了未来可能的发展方向.     

绿色木霉纤维素酶系中C1酶的提纯与性质

从绿色木霉(Trichoderma viride) X2-85的麸曲抽提液中,分离出纤维素酶系中的C1酶,经纯化后,用聚丙烯酰胺凝腔电泳和超速离心鉴定,都为均一蛋白。在我们的实验条件下,它对羧甲基纤维素、3-葡萄糖苷及纤维二糖,都不表现活性。该酶能降解徽晶纤维紊、磷酸膨胀纤维素和脱脂棉,主要产物是纤维二糖。用Sephadex G一100凝胶过滤和SDS一聚丙烯酰胺凝胶电泳测定其分子量,分别为54,000和55,000。其沉降系数为4.18。     

里氏木霉中纤维素酶的合成诱导及调控*

随着绿色化学的兴起,天然纤维素原料转化和利用的研究受到了高度重视和广泛应用。利用纤维素酶降解纤维素为燃料乙醇、生物柴油的生产铺设了道路。但纤维素酶的生产成本较高,限制了纤维素酶产业化应用。里氏木霉生产的纤维素酶组分丰富,是纤维素酶高产菌株,深入研究里氏木霉的纤维素酶诱导及表达调控机制,有助于提高其纤维素酶产率。近年来人们对里氏木霉的纤维素酶诱导过程和调控机制有了一定研究进展,综述了里氏木霉纤维素酶诱导和基因表达调控,首先介绍了纤维素、纤维二糖、槐糖、乳糖等几种诱导物及诱导物的转运蛋白,进一步综述了几种转录因子的调控作用,同时介绍了染色体调控、信号通路和光条件对纤维素酶诱导的影响。最后展望了未来里氏木霉纤维素酶诱导表达的研究方向,包括探明诱导物的本质及其具体过程、揭示转录因子之间的联系及转录调控网络、寻找信号转导关键功能蛋白及研究环境因素对纤维素酶的诱导作用等。     

康氏木霉AS3.4001 纤维素酶系的研究

康氏木霉白色变异株AS 3.4001的纤维素酶系经系列分离纯化,获得6个聚丙烯酰安凝胶电泳均一的组分(组分I-V及β一葡萄糖苷酶)。组分1能单独作用于天然纤维素棉花,水解不溶性纤维素,如滤纸、纤维素粉及磷酸膨张纤维素较可溶性纤维素羧甲基纤维素钠 CMC-Na)更为容易,水解产物为纤维二糖及痕迹量葡萄糖。     

细胞工程

900914 生产对里氏木霉的内葡聚糖酶-Ⅰ和纤维二糖水解酶Ⅱ特异的单克隆抗体[会,英]/Nieves, R. A.…∥Abstr. Annu. Meet. Am. Soc. Microbiol.-1989, 89 Meet.-305[译自DBA,1989,8(17),89-10405] 里氏木霉(Trichoderma reesei)的纤维素酶系统由纤维二糖水解酶、内葡聚糖酶和β-葡糖苷酶组成。通过这些酶的协同作用可使纤维素降解为可利用的底物。生产