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。     

木聚糖酶的酶学特性与分子生物学

木聚糖酶是一种重要的工业酶制剂,随着生物技术的不断发展,人们已从多种生物体中分离到大量的不同类型和功能的木聚糖酶。该文就木聚糖酶的酶学性质、基因和基因工程最新研究成果作一综述。     

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 。     

木聚糖酶分子的结构区域

多数木聚糖酶分子中含有多个功能区域,这些区域包括催化区、纤维素结合区、木聚糖结合区、连接序列、重复序列、热稳定区、Ｃｅｌｕｌｏｓｏｍｅ－Ｄｏｃｋｉｎｇ区及其它未知功能的非催化区,它们担负着不同的生物功能,不同来源的木聚糖酶分子的功能区域之间同源性或高或低。     

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 。     

残基相互作用网络特征与木聚糖酶耐热性的关系

残基相互作用网络是体现蛋白质中残基与残基之间协同和制约关系的重要形式。残基相互作用网络的拓扑性质以及社团结构与蛋白质的功能和性质有密切的关系。本文在构建一系列耐热木聚糖酶和常温木聚糖酶的残基相互作用网络后,通过计算网络的度、聚类系数、连接强度、特征路径长度、接近中心性、介数中心性等拓扑参数来确定网络拓扑结构与木聚糖酶耐热性的关系。识别残基相互作用网络的hub点,分析hub点的亲疏水性、带电性以及各种氨基酸在hub点中所占的比例。进一步使用GA-Net算法对网络进行社团划分,并计算社团的规模、直径和密度。网络的高平均度、高连接强度、以及更短的最短路径等表明耐热木聚糖酶残基相互作用网络的结构更加紧密;耐热木聚糖酶网络中的hub节点比常温木聚糖酶网络hub节点具有更多的疏水性残基,hub点中Phe、Ile、Val的占比更高。社团检测后发现,耐热木聚糖酶网络拥有更大的社团规模、较小的社团直径和较大的社团密度。社团规模越大表明耐热木聚糖酶的氨基酸残基更倾向于形成大的社团,而较小的社团直径和较大的社团密度则表明社团内部氨基酸残基的相互作用比常温木聚糖酶更强。     

残基相互作用网络特征与木聚糖酶耐热性的关系

残基相互作用网络是体现蛋白质中残基与残基之间协同和制约关系的重要形式。残基相互作用网络的拓扑性质以及社团结构与蛋白质的功能和性质有密切的关系。本文在构建一系列耐热木聚糖酶和常温木聚糖酶的残基相互作用网络后,通过计算网络的度、聚类系数、连接强度、特征路径长度、接近中心性、介数中心性等拓扑参数来确定网络拓扑结构与木聚糖酶耐热性的关系。识别残基相互作用网络的hub点,分析hub点的亲疏水性、带电性以及各种氨基酸在hub点中所占的比例。进一步使用GA-Net算法对网络进行社团划分,并计算社团的规模、直径和密度。网络的高平均度、高连接强度、以及更短的最短路径等表明耐热木聚糖酶残基相互作用网络的结构更加紧密;耐热木聚糖酶网络中的hub节点比常温木聚糖酶网络hub节点具有更多的疏水性残基,hub点中Phe、Ile、Val的占比更高。社团检测后发现,耐热木聚糖酶网络拥有更大的社团规模、较小的社团直径和较大的社团密度。社团规模越大表明耐热木聚糖酶的氨基酸残基更倾向于形成大的社团,而较小的社团直径和较大的社团密度则表明社团内部氨基酸残基的相互作用比常温木聚糖酶更强。     

β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因在大肠杆菌中共表达

【目的】β-甘露聚糖酶和木聚糖酶都属于半纤维素酶,它们已经同时运用于工农业生产的许多领域。构建β-甘露聚糖酶和木聚糖酶共表达菌株并进行相关评价。【方法】通过设计一个共同的酶切位点,将菌株Bacillus subtilis BE-91中的β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因串联到表达载体pET28a(+)上,转化大肠杆菌构建了一株能够共表达β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的菌株B.pET28a-man-xyl。【结果】菌株诱导21 h后,发酵液中β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的酶活分别为713.34 U/mL和1455.83 U/mL,是胞内酶活的11.8倍和2.53倍。【结论】SDS-PAGE分析、水解圈活性检测和胞外酶与胞内酶酶活检测表明:两个酶均以功能蛋白独立分泌到胞外。此外,与β-甘露聚糖酶和木聚糖酶单独酶解半纤维素相比,复合酶的酶解效果更好。菌株的成功构建为复合酶制剂(半纤维素酶制剂)的研究和生产奠定基础。     

稀土对枯草杆菌产木聚糖酶促进作用的研究

随着现代科学技术的快速发展,在进行枯草杆菌产木聚糖酶促进作用研究的过程中,要不断的进行优化处理,促进枯草杆菌产木聚糖酶促进用效率的提升。与此同时,在进行枯草杆菌产木聚糖酶促进作用研究的过程中,要充分的注意到稀土中一些元素对于木聚糖酶生产的促进作用,进而进行深度的进行枯草杆菌产木聚糖酶工艺研究工作。针对这样的情况,在本文中,主要结合现有的枯草杆菌产木聚糖酶生产工艺,并结合稀土中所包含的各种稀土元素的性质,对稀土对枯草杆菌产木聚糖酶促进作用进行相应的探索研究工作。