植物β-半乳糖苷酶

β-半乳糖苷酶是一个与细胞壁降解相关的酶,广泛分布于植物组织中,参与一系列的生理生化过程,如植物的花粉发育、果实成熟及生长过程中多糖的裂解。目前,已从多种植物中分离到β-半乳糖苷酶基因。β-半乳糖苷酶基因属于多基因家族,随着研究的深入,其不同水平的转录本在不同植物的不同组织中被发现。但目前β-半乳糖苷酶在植物发育中确切的作用机制尚不明确。现介绍目前这一领域内细胞与分子生物学方面的研究进展,并结合所在课题组的研究结果进行相关探讨,为进一步研究β-半乳糖苷酶在植物中的作用机制提供新的线索。     

β-半乳糖苷酶的研究进展

对β半乳糖苷酶的性质及作用机理作概述,同时对利用生物技术进行β半乳糖苷酶基因克隆和表达的研究概况进行了简要介绍。     

阴道乳杆菌耐热β-半乳糖苷酶的鉴定

利用改良的MRS培养基,从鸡粪样本中分离到多株产β-半乳糖苷酶的乳酸菌菌株。酶学性质分析发现,菌株1-1产生的β-半乳糖苷酶在37℃~60℃相对稳定,37℃酶活力达到183.9NLU/g菌体干重。进一步分析16S rRNA基因序列,确定菌株1-1为阴道乳杆菌(Lactobacillus vaginalis)。扩增分析β-半乳糖苷酶编码基因lacL和lacM,结果发现LacL亚基有642个氨基酸,LacM亚基有321个氨基酸,与罗伊氏乳杆菌MM2-3相应蛋白的相似性分别为86%和84%。     

草莓β-半乳糖苷酶基因FaTβgal的克隆与表达分析

利用SSH和RACE技术,从‘丰香’草莓果实中分离了1个草莓β-半乳糖苷酶(β-Gal)基因,命名为FaTβgal。FaTβgal基因cDNA序列全长2 891bp,ORF区2 448bp,编码815个氨基酸,含有保守序列GGPIILSQIENEY和凝集素结构域。FaTβgal推导氨基酸序列与已报道的3个草莓β-Gal基因Faβgal1(CAC44500)、Faβgal2(CAC44501)、Faβgal3(CAC44502)氨基酸序列有47.1%~48.1%的相似性。与其它物种24个β-Gal基因聚类分析表明,FaTβgal聚在一个独立的分枝上。采用实时荧光定量PCR技术,对FaTβgal基因在果实发育成熟过程中的表达分析表明,该基因在果实中特异表达,随着果实成熟表达量升高,粉红期达到峰值,全红期迅速下降;2个软硬不同的品种表达模式趋于一致。研究认为,FaTβgal基因是β-Gal基因家族的一个新基因,该基因可能在果实成熟软化过程中发挥作用。     

泰山土壤宏基因组DNA中耐热β-半乳糖苷酶基因的克隆、表达及性质

从泰山土壤宏基因组文库中发现可能的β-半乳糖苷酶基因pwtsA,将其克隆到表达载体pET30a,转化E. coli BL21(DE3).工程菌在IPTG诱导下高效表达可溶性的重组蛋白PWTSA,分子量为57 kD,与预期大小一致.PWTSA能够水解ONPG产生o-硝基酚,酶活力为13.6 U/mg,确证了重组蛋白为β-半乳糖苷酶.PWTSA的最适反应温度在85℃-95℃之间,最适pH值为6.5,对90℃左右的高温有很好的耐受力.在标准反应条件下,酶作用于底物ONPG的米氏常数Km为0.83 mmol/L.     

海枣曲霉β-半乳糖苷酶的催化性质

 通过测定海枣曲霉β-半乳糖苷酶的底物特异性,表明该酶水解对-硝基酚基β-半乳糖苷(PNP-β-gal)的活力最高。该酶水解PNP-β-gal,乳糖和对-硝基酚基β-D-岩藻糖苷(PNP-β-fuc)的相对活力为100,63.1,10.3。不同测定方法的结果均表明,这一PNP-β-fuc水解活性来自β-半乳糖苷酶本身。Hg~(2+)、D-半乳糖和D-半乳糖-r-内酯对该酶有强烈的抑制作用,Ag~+和4mol/l脲也有较强的抑制作用。该酶水解PNP-β-gal和乳糖的Km值分别为1.3及36.2mmol/l,Vmax则分别为478和189μmol.min~(-1).mg~(-1)。Lineweaver-Burk作图法及Dixon作图法均表明D-半乳糖和D-半乳糖酸-γ-内酯对该酶显示竞争性抑制作用,其Ki分别为4和0.9mmol/l。     

β-半乳糖苷酶和阿拉伯糖异构酶共表达一步法催化乳糖到塔格糖

[目的]构建一株以廉价原料乳糖为底物合成塔格糖的重组菌株,实现一步法高效生物合成稀有糖——塔格糖.[方法]从Escherichia coli K-12基因组中,PCR扩增出阿拉伯糖异构酶araA和β-半乳糖苷酶lacZ基因,以SD-AS为连接子,利用pET28a-1载体串联表达于Escherichia coli BL2...     

耐热重组β-半乳糖苷酶的制备及酶稳定性研究

编码嗜热脂肪芽孢杆菌β—半乳糖苷酶基因的重组枯草芽孢杆菌WB600／pMA5—bgαB,经5L发酵罐发酵收集菌体超声波破壁,冷冻离心后再经过热处理和盐析纯化,比活力达80．3U／mgpr,回收率73．6％,纯化倍数12．4倍。β—半乳糖苷酶在细胞内及破壁后都具有较好的稳定性,60℃热处理对酶构象的影响不大。     

蓖麻β-半乳糖苷酶的纯化及其基本性质

蓖麻籽黄化苗中存在高活性β-半乳糖苷酶。经硫酸铵分级分离、DEAE-纤维素离子交換层析、Sephadex G-100、CM-Sephadex和DEAE-Sephadex层析纯化。活性收率为6.4％,纯化倍数达107倍。纯化了的酶经聚丙烯酰胺凝胶电泳显示单一蛋白带,SDS-PAGE显示两条蛋白带,其相应分子量分别为3.25×10~4和2.94×10~4。用Sephadex G-200分子筛层析法测得分子量为6.7×10~4。综合上述结果推测该酶是由两个不同的亚基构成。以邻硝基苯酚-β-半乳糖苷为底物测得该酶的表观Km为5.9×10~(-3)mol/L。最适pH和最适温度分别为4.5和50℃。酸碱稳定区域在pH4.6—7.5之间。不同浓度缓冲液以及不同种类缓冲液、不同金属离子对酶活性影响均进行了讨论。     

大肠杆菌β-D-半乳糖苷酶的纯化与鉴定

大肠杆菌β-D-半乳糖苷酶的两种纯化方法:DEAE A50和sepharose 6B两次层析法、与底物类似物的亲和层析法均可获高纯度酶,后者方法简便,适于大量制备。酶在PAGE上显示六条区带;主区带与其余三条活性带迁移率分别为13.5,7.5,6.3和4.6mm。酶主区带分子量130000。酶与其相应抗体的免疫电泳呈两条沉淀线。酶米氏常数为4.348×10~(-4)M。其SH基含量18.5个/克分子蛋白。酶悬液于4℃保存稳定性较好。活力500u/mg蛋白。可达美国Sigma Ⅵ型规格。该酶可用于抗原、抗体。如某些激素药物半抗原物质的酶免疫分析。     

β-半乳糖苷酶基因在猕猴桃果实成熟过程的表达

从成熟中华猕猴桃果实中克隆到了一个 β 半乳糖苷酶基因cDNA片段 ,其长度为 747bp ,有一由 2 49个氨基酸组成的开放阅读框架 ,它与苹果、芦笋、绿花椰菜、番茄中 β 半乳糖苷酶基因cDNA相应区段的核苷酸同源性为 6 7.3 %～ 70 .3 %,氨基酸同源性为6 9.1%～ 72 .7%。用该片段为探针进行Northern分析表明 ,果实采收时 ,β 半乳糖苷酶mRNA水平最高 ,随后呈下降变化 ,同时 β 半乳糖苷酶基因的表达可为外源乙烯所诱导 ,但在果实乙烯跃变期间 β 半乳糖苷酶基因的表达信号无显著变化。文中对 β 半乳糖苷酶在猕猴桃果实成熟衰老过程的作用进行了讨论     

节杆菌β-半乳糖苷酶的分离纯化及酶学性质研究

分离纯化了由节杆菌所产的fI-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.23)并研究了其酶学性质.以乳糖发酵培养基培养,离心收集茵体,超声破碎细胞得到粗酶液;采用硫酸铵沉淀、Phenyl-Sepharose疏水、DEAE-Sepharose离子交换和p-aminobelazyl-1-thio-β-galactopyranoside...     

枣果实β-半乳糖苷酶基因的克隆及表达分析

采用3-′RACE技术获得了梨枣果实β-半乳糖苷酶(-βGal)基因的部分cDNA片段,并运用实时荧光定量PCR技术和PNPG反应比色法,研究了梨枣不同生长期及采后常温贮藏过程中ZJGAL基因的相对表达量和β-Gal活性的变化,以探索β-半乳糖苷酶在枣(Ziziphus jujubaMill.)果实生长及采后软化中的分子调控机制.结果表明,克隆的-βGal基因序列长2 584 bp(GenBank登录号HQ827769),其中包含2 193 bp的最大阅读框,编码730个氨基酸,将该基因命名为ZJGAL.Blastn和Blastp序列比对分析发现,该ZJGAL基因与已登录的其他物种的β-Gal基因相似性达到60%～80%.随着果实的生长、成熟及采后衰老,ZJGAL基因的表达量和-βGal活性在果实采收前后均呈先上升后下降的趋势,两者的采前高峰均在幼果膨大期,但是采后贮藏过程中虽然基因的表达量较高,但是-βGal活性一直较低.     

β-半乳糖苷酶酶学性质及其在低聚半乳糖合成中的应用

研究乳酸克鲁维酵母所产β-半乳糖苷酶的酶学性质及低聚半乳糖(galactooligosaccharides,GOS)的酶法合成条件。利用高效液相色谱法进行检测,以GOS(聚合度n3)生成量为指标,考察温度、pH、金属离子种类和浓度对酶活性的影响,以及K+存在时,底物浓度、反应时间、加酶量对乳糖转化率及GOS生成浓度的影响。结果表明:一价离子对β-半乳糖苷酶转糖苷活性具有促进作用,其中K+、NH+4对水解活性同样起促进作用,而Na+起抑制作用;制备低聚半乳糖的最佳工艺条件为37℃、pH8.0、K+0.08mol/L、初始乳糖质量浓度500g/L、反应时间5h、加酶量10μL/g乳糖,此条件下低聚半乳糖的生成质量浓度达到94.74g/L。     

嗜热脂肪芽孢杆菌β-半乳糖苷酶合成低聚半乳糖动力学模型

根据反应机理和产物的化学结构,建立了嗜热脂肪芽孢来源的β-半乳糖苷酶催化乳糖水解和转半乳糖苷反应偶合的动力学模型,模型中包含了低聚三糖和低聚四糖的生成。通过优化计算,估算反应动力学参数,结果表明该模型能较好地与实验结果相吻合。     

香蕉果实β-半乳糖苷酶基因cDNA克隆及序列分析

利用已报道β-半乳糖苷酶基因(-βga lactos idase)的保守序列设计简并引物,进行RT-PCR,从香蕉果实中得到900 bp左右的一个片段,命名为M A-ga l,序列分析表明M A-ga l全长927 bp,编码309个氨基酸,具有所有β-半乳糖苷酶基因共有的活性催化部位GGP IILSQ IENEY(F);M A-ga l片段的氨基酸序列与芦笋、草莓、番茄、芒果及鳄梨等果实相应基因的相似性分别为85.8%、80.9%、80.5%、79.1%和76.3%.     

2型猪链球菌β-半乳糖苷酶基因的克隆表达及酶活性测定

目的:克隆表达2型猪链球菌β-半乳糖苷酶(BgaC)编码基因,并测定其酶活性。方法:根据05ZYH33基因组序列设计引物,PCR扩增bgaC基因,构建重组表达质粒pET28a-bgaC,转化E.coli BL21,筛选阳性转化子进行IPTG诱导表达,产物通过SDS-PAGE鉴定;最后对表达产物进行亲和层析纯化,获得BgaC纯化蛋白后测定其酶活性。结果:bgaC基因在原核细胞中得到高效表达,重组表达的BgaC分子质量约为69kDa,其酶促反应最适温度为42℃,最佳反应时间为30min,最适反应pH为5.5,最佳底物浓度为10mmol/L。2型猪链球菌BgaC的体外酶活为1615U/ml,酶比活为1076U/mg。结论:2型猪链球菌强毒力株05ZYH33中含有bgaC基因,在原核系统高效表达的BgaC具有良好的酶学活性。     

云南传统发酵豆豉中产β-半乳糖苷酶乳酸菌的筛选及其产酶条件的研究

目的从云南豆豉样品中筛选产β-半乳糖苷酶的乳酸菌,并对其产酶条件进行研究。方法从云南省元阳、红河、建水、石屏等地采集豆豉样品,并从中分离得到355株微生物。结果经明胶诱导、脱脂乳平板实验,复筛得到87株蛋白酶产生菌,从中筛选产β-半乳糖苷酶的乳酸菌。通过X-Gal平板实验,共获得34株产β-半乳糖苷酶菌株,通过酶活测定,最终筛选得到1株高产β-半乳糖苷酶菌株GJ-1-3L,经16S rDNA序列分析鉴定为短乳杆菌;GJ-1-3L在以葡萄糖为碳源、多聚蛋白胨为氮源、起始pH 6.5的MRS培养基中,接种量为4%,35℃发酵培养12 h,其β-半乳糖苷酶活性高达6.73 U/mL,Cu2＋、Ba2＋对酶活有抑制作用,而K2HPO4、MgSO4则能促进酶活。结论 GJ-1-3L菌株来源于豆豉,能够产生β-半乳糖苷酶发酵乳糖,同时产生乳酸,其在食品与乳品加工等方面具有很好的应用前景。     

亚硝基胍诱变选育低温β-半乳糖苷酶高产菌

以野生低温β-半乳糖苷酶产生菌水生拉恩菌(Rahnella aquatilis)14-1为出发菌株.通过亚硝基胍(NTG)诱变及低温驯化,采用选择性平板初筛和摇瓶复筛,筛选出一株产酶活力比原始菌株提高54%的突变株,该突变株经传5代培养,产酶特性稳定.