石莼多糖裂解酶的研究进展

石莼多糖(Ulvan)由3-硫酸化鼠李糖,葡糖醛酸,艾杜糖醛酸及一些随机分布的木糖组成。石莼多糖及其降解得到的寡糖在医疗、食品等领域具有广泛的应用前景。为促进对石莼多糖裂解酶这一石莼多糖利用工具的开发,对石莼多糖裂解酶的底物组成,来源分类,序列及进化关系,酶学性质及作用模式,蛋白结构以及作用机制进行了综述,以求对后续石莼多糖裂解酶研究者提供帮助。     

真菌果胶酶的分子生物学研究进展

近10年来国外在果胶酶分子生物学研究上取得了重大进展,从11个属的真菌克隆了50个以上的基因并测序。对果胶酶基因的结构、功能、调控、录译后加工等方面进行了深入探讨。已克隆的果胶酶基因以多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因和果胶裂解酶(PL)基因为主,也有果胶酯酶(PE)基因和鼠李半乳糖醛酸酶(RHG)基因,大多有内含子。前体蛋白一般有N信号肽和糖基化位点。果胶酶一般受果胶、低浓度的(01%)D半乳糖醛酸等诱导,而受较高浓度(1%)的半乳糖醛酸、抗体、某些抗菌素抑制。     

宏基因组来源果胶酸裂解酶在毕赤酵母中的表达及应用

果胶酸裂解酶可用于含果胶废水的处理、纸浆漂白以及棉麻纺织品的生物精炼等。基于高通量宏基因组测序技术,从富含果胶土壤宏基因组中挖掘得到一个果胶酸裂解酶基因pela。将pela连接表达载体pPIC9转化毕赤酵母Pichia pastoris GS115。在3 L发酵罐水平,甲醇诱导10 h后,培养基中果胶酸裂解酶活力达到10.8 U/mL。重组PELA的最适温度为45℃,最适pH为9.0,在pH 7.5~11.0具有良好的稳定性。PELA的比活力为244.12 U/mg,以聚半乳糖醛酸为底物时催化反应的Km和Vmax分别为0.26 mg/mL和488.40 μmol/min·mg。EDTA及金属离子Cd2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Fe3+能够高度抑制酶的活性,1 mmol/L Ca2+和2 mmol/L K+对酶活力有促进作用。将重组PELA作用于苎麻纤维4 h后,纤维质量损失率达到9.2%,苎麻纤维分散度和白度都明显提高。结果表明从宏基因组来源的果胶酸裂解酶PELA在苎麻脱胶中具有良好的应用潜力。     

番茄P56和部分来源多糖裂解酶家族Ⅰ的其它蛋白的系统演化分析

果胶裂解酶包含果胶酸裂解酶(pectate lyase)和果胶酸酯裂解酶(pectin lyase)二种形式,是一类多糖裂解酶,由细菌、真菌、植物和线虫等生物产生,分布在5个多糖裂解酶家族,果胶酶在食品与饮料、纺织与洗涤、制药等工业中有广泛的应用。利用NCBI BLASTX服务器,搜索与番茄P56蛋白氨基酸序列相似且都属于多糖裂解酶家族Ⅰ的果胶裂解酶蛋白序列共28条,用DNAMAN软件分析其保守区,用CLUSTALX8.0软件进行序列比对和Bi-oEdit软件进行文件转换,进一步用PUAP4.0软件构建系统进化树。构建的MP树(phylogenetic trees)和NJ树(neighbor-joining)显示:来自植物的果胶酸裂解酶、真菌的果胶酸酯裂解酶、细菌的果胶酸裂解酶分别可聚为一个独立的类群;相对于细菌果胶酸裂解酶和真菌果胶酸酯裂解酶而言,构巢曲霉(Aspergillus nidulans)的果胶酸裂解酶A和植物的果胶酸裂解酶之间有较近的亲缘关系;细菌Pseudomonas syringae的果胶酸酯裂解酶和真菌的果胶酸酯裂解酶之间的亲缘关系较近。     

真菌果胶酶的分子生物学研究进展

近１０年来国外在果胶酶分子生物学研究上取得了重大进展,从１１个属的真菌克隆了５０个以上的基因并测序。对果胶酶基因的结构、功能、调控、录译后加工等方面进行了深入探讨。已克隆的果胶酶基因以多聚半乳糖醛酸酶（ＰＧ）基因和果胶裂解酶（ＰＬ）基因为主,也有果胶酯酶（ＰＥ）基因和鼠李半乳糖醛酸酶（ＲＨＧ）基因,大多有内含子。前体蛋白一般有Ｎ－信号肽和糖基化位点。果胶酶一般受果胶、低浓度的（０．１％）Ｄ－半乳糖醛酸等诱导,而受较高浓度（１％）的半乳糖醛酸、抗体、某些抗菌素抑制。     

植物果胶的生物合成与功能

果胶作为植物细胞壁多糖之一,其结构和功能非常复杂。果胶主要由同型半乳糖醛酸聚糖(HG)、鼠李半乳糖醛酸聚糖I (RGI)和鼠李半乳糖醛酸聚糖II (RGII)组成。果胶类成分在维持细胞壁结构的完整性以及细胞间黏附和信号转导等方面发挥重要作用。研究果胶类成分的结构、分布和功能,对理解细胞壁高级结构的构建和功能具有重要意义...     

褐藻胶裂解酶的分子改造研究进展

褐藻胶是由β-D-甘露糖醛酸(M)以及α-L-古罗糖醛酸(G)2种单体组成的酸性多糖。褐藻胶裂解酶作为多糖裂解酶的一种,可以温和高效地将褐藻胶降解为褐藻寡糖,并用于食品、医药和农业领域。然而天然来源的褐藻胶裂解酶通常存在活性不高、催化效率低以及热稳定性差等缺点,在一定程度上限制了其工业化应用潜力。近年来分子改造策略已经开始大量应用于褐藻胶裂解酶,使得褐藻胶裂解酶的应用性能得到极大提升。本文对已报道的褐藻胶裂解酶结构与催化机制进行总结,对改善热稳定性、提高催化效率、改变底物分布等性质的褐藻胶裂解酶分子改造策略如理性设计、定向进化、结构域截短与重组等进行系统分析与综述,并展望了未来褐藻胶裂解酶分子改造的发展方向。     

重组菌产碱性果胶酯裂解酶酶学性质研究

利用盐析-透析-色谱流程建立快速高效纯化工程菌E.coli JM109(pHsh PL)所产碱性果胶酯裂解酶(PL)的方法,纯化后酶达到电泳纯,比酶活为1079U/mg.重组菌所产PL酶促反应适宜的pH为9～10,适宜温度为50～66 ℃,与酶基因来源野生菌所产PL相比,重组菌所产PL适宜pH范围有所扩大,并保持了野生菌PL的热稳定性.通过金属离子种类、浓度及存在时间对PL酶活力影响考察发现:在考察的离子中除Mg2 对酶活有较好的促进作用外,其余对重组菌PL均有抑制作用,其中Fe2 对酶活力抑制作用最强.该酶的Km值为20.93 mg/L,Vmax为105.3 μmol/min,反应活化能Ea为21.74 kJ/mol.对重组菌所产PL热稳定动力学进行分析,发现有底物情况下的失活常数kd(0.02 min-1)小于无底物情况下的失活常数kd(0.0342 min-1),说明当酶与底物结合形成复合物时对酶活具有保护作用.利用HPLC-ESI-MS对重组菌所产PL酶解产物进行测定发现,产物含有不饱和二聚半乳糖醛酸(m/z 350.82)和不饱和三聚半乳糖醛酸(m/z 527.04),同时测定结果中没有发现不饱和半乳糖醛酸单体(m/z 175),可以初步推测重组菌PL不能以不饱和二聚半乳糖醛酸和不饱和三聚半乳糖醛酸为底物进一步裂解.     

果胶d-半乳糖醛酸生物转化制备黏酸研究进展

黏酸属于己糖二酸,可以由果胶的主要成分D-半乳糖醛酸氧化制备.黏酸结构、性质与葡萄糖二酸类似,可应用于重要平台化合物、聚合物、高分子材料的制备.与目前受到广泛关注的葡萄糖二酸合成相比,黏酸合成的研究工作尚处于起步阶段.果胶是一种廉价、丰富的可再生生物质资源,以果胶为原料生物转化制备黏酸具有重要的经济价值和环保意义.文中...     

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.     

真菌多聚半乳糖醛酸酶研究进展

真菌多聚半乳糖醛酸酶是降解植物细胞壁果胶的主要降解酶之一,是植物病原真菌的致病因子之一。文中对真菌多聚半乳糖醛酸酶及其序列特征、多聚半乳糖醛酸酶的基因及其序列特征、多聚半乳糖醛酸酶的表达调控以及与病原真菌致病力之间的关系等方面进行了综述。     

长白楤木根、茎、叶水溶性多糖的纯化及组成分析

长白楤木是一种具有药用价值的植物。本实验用热水浸提、醇析、Severge法除蛋白,水相透析得到粗多糖。粗多糖经过DEAE-纤维素柱层析洗脱,再经SephadexG-200葡聚糖凝胶柱层析后,得到4种纯多糖,命名为根(gNaCl)茎(JH2O)茎(JNaCl)叶(YNaCl)。红外光谱和其完全水解的高效液相色谱分析表明,4种多糖不含硫酸基团和乙酰基,具备β-糖苷键以及糖类特征吸收峰。其中,根的NaCl洗脱多糖组分为D-半乳糖醛酸、D-果糖、D-葡萄糖,茎的水洗脱液多糖组分为D-甘露糖、D-葡萄糖,茎的NaCl洗脱多糖组分D-葡萄糖、D-半乳糖,叶的洗脱多糖组分为D-半乳糖醛酸和D-山梨糖。     

抗补体活性多糖

补体系统在宿主免疫中具有重要的作用。近年来,由某些中药中纯化的多糖具有明显的抗补体作用。这些多糖大多数含有阿拉伯糖、半乳糖和半乳糖醛酸,分子量范围6.000到500.000。它们的结构很复杂,多为具聚鼠李半乳糖醛酸结构中心的酸性杂多糖和果胶类多糖。这些多糖的抗补体活性可能和整个大分子的结构有关。一旦发生降解活性就大为下降甚至消失。它们都可以经典的方式激活补体系统。大部分也可以改变的方式激活补体系统。     

果胶甲酯酶抑制蛋白(PMEIs)的功能性研究进展

细胞壁是一种复杂的动态网络结构,在植物生长发育、胁迫应答和免疫抗性过程中起着重要的调控和防御作用。果胶(pectin)是细胞初生壁结构中多糖的主要成分之一;其中,同型半乳糖醛酸聚糖(HG)是果胶多糖组分中含量最丰富的线性聚合物。HG的甲基酯化程度变化会导致其酶解形成凝胶,从而影响果胶结构的稳定性。果胶甲酯酶抑制蛋白(PMEIs)通过翻译后机制调控果胶甲酯酶(PMEs)活性,微调果胶多糖甲酯化修饰平衡后,维持细胞壁的完整性和生物力学特性。研究发现,PMEI-PME互作调控果胶甲酯化修饰的稳态是决定细胞黏附、细胞壁硬度和弹性以及器官形态发生的关键因素,同时也是细胞壁应对逆境、释放抗性信号和免疫防御的分子模式。主要对PMEIs在调节植物器官发育过程和应对不同胁迫因子发挥的抗逆功能及调控机制等最新研究进展作出综述。鉴于PMEIs在木本植物中的体内生理活性和调控机制仍有待探索,可为后续填补该领域的研究空白提供理论依据和策略参考。     

类芽胞杆菌碱性果胶裂解酶的纯化与酶学性质表征

从类芽胞杆菌Paenibacillus sp.WZ008的发酵上清液中纯化得到一个高活力碱性果胶裂解酶,经SDS-PAGE电泳估算其亚基相对分子质量为4.5×104。通过对该酶进行酶学性质研究发现：该酶能催化裂解果胶酸、低酯果胶和高酯果胶;酶催化反应最适温度范围为55～60℃,最适pH为9.6,在最适条件下以低酯果胶为底物酶的比酶活达3 021.6 U/mg;Ca2＋能增强该酶的活力,而Mn2＋,Ba2＋和EDTA强烈抑制该酶活力;当没有Ca2＋存在时,高度酯化的果胶是该酶的最适底物,在4 mmol/L Ca2＋存在时,该酶以果胶酸为底物比酶活最高（25 467 U/mg）。该酶N端序列比对分析发现与类芽胞杆菌Paenibacillus amylolyticus strain 27c64果胶裂解酶高度同源。     

草莓果实发育成熟过程中糖苷酶和纤维素酶活性及细胞壁组成变化

以丰香和红丰草莓为试材,对果实发育成熟过程中细胞壁水解酶活性和细胞壁成份变化进行了研究．结果表明：半乳糖苷酶和α-甘露糖苷酶活性随草莓果实成熟而提高,葡萄糖苷酶活性不随草莓果实成熟而提高．随着果实发育成熟,纤维素酶活性、果胶酶活性不断提高．果实中未检测到内切多聚半乳糖醛酸酶活性,外切多聚半乳糖醛酸酶活性变化不随果实成熟软化而提高．随果实发育成熟,细胞壁中可溶性果胶和半纤维素增加,而离子结合果胶和共价结合果胶及纤维素减少．     

栗疫病菌不同毒力菌株胞外酶活性和草酸产量的比较

对栗疫病菌不同毒力菌株产生胞外酶的种类、活性和草酸产量以及草酸对多聚半乳糖醛酸酶水解聚果胶酸钙的影响进行了研究。所有供试菌株均未能检测到淀粉酶活性。栗疫病菌在培养中可分泌漆酶,多聚半乳糖醛酸酶、蛋白酶、纤维素酶和脂酶,但不同毒力菌株产生这些酶的能力不同。总的来说,强毒力菌株均可分泌这些酶,且活性强,但弱毒力菌株的酶活性较弱或不分泌这些酶。菌丝产量和草酸产量分析表明,强毒力菌株的草酸产量明显高于弱毒力菌株。菌丝产量与草酸产量没有相关性。在没有草酸盐存在的条件下,多聚半乳糖醛酸酶不能降解聚果胶酸钙。     

马齿苋多糖POPⅢa的分离纯化及其结构特征

经提取、分离和纯化等一系列步骤得到马齿苋多糖POPⅢa,用醋酸纤维薄膜电泳和Sephadex G-200葡聚糖凝胶过滤法鉴定,POPⅢa为均一性组分。由薄层色谱和核磁共振分析确定其单糖组成为阿拉伯糖和半乳糖醛酸。红外光谱分析表明POPⅢa具有典型的多糖吸收峰,结构中存在β-型糖苷键,同时根据NMR结果推断POPⅢa属果胶类多糖。     

麻类脱胶高效菌株果胶裂解酶基因克隆与表达

【目的】克隆麻类脱胶高效菌株Dickeya sp.DCE-01的果胶裂解酶基因并进行原核表达,对表达产物进行纯化和酶学性质研究。【方法】根据该菌株全基因组序列预测的果胶裂解酶基因Q59419设计引物,PCR扩增后将该基因连接到pEASY-E1和pACYCDuet-1载体上,导入E.coli BL21(DE3)进行表达。选择酶活力高的阳性克隆子进行大量诱导表达后,采用超滤和Sephadex G-100凝胶层析两步法纯化出果胶裂解酶,研究其酶学性质。【结果】克隆到果胶裂解酶基因pel(GenBank登录号:JX964997),其序列全长1 128 bp,编码375个氨基酸。pACYCDuet-1-pel-BL表达胞外果胶裂解酶活力最高,发酵液粗酶活达298.8 IU/mL。其最适反应温度为50°C,最适pH为9.0;保温1 h,酶活稳定温度≤45°C,稳定pH为9.0?10.0。酶催化作用依赖于Ca2+,其最适作用浓度为2 mmol/L;Zn2+、Ca2+和NH4+促进酶活力,Fe3+和Pb2+严重抑制酶活力;聚半乳糖醛酸钠为该酶的最适底物。【结论】从麻类脱胶高效菌株中发掘到碱性果胶裂解酶基因,其表达产物在生物质加工过程中具有重要工业化应用前景。     

禾谷镰孢菌果胶裂解酶PelA的生物学功能分析

果胶裂解酶是果胶酶的重要成员之一,能够通过B-消除作用,催化降解（1—4）-α-D-聚半乳糖醛酸。本研究首次鉴定出禾谷镰孢茵中的一个果胶裂解酶PelA,并在体外检测了其生化特性。PelA基因（FGSG_02386）的cDNA被克隆并进行了原核表达,同时构建了单基因敲除突变体。将重组质粒pET-28a（＋）-PelA转化蛋白表达菌株大肠杆菌BL21表达目的蛋白,纯化后的蛋白具有果胶裂解酶活性。酶活性测定结果显示,该酶的活性受到外界环境因素如温度、钙离子浓度和pH条件的影响,其最适反应条件为50℃,CaCl：浓度0-5mmol·L^-1,pH8-5。在侵染小麦胚芽鞘时PelA单基因突变体的毒力较野生型菌株并没有出现明显变化。