微生物源a—半乳糖苷酶的研究进展

介绍了微生物源a-半乳糖苷酶的生理生化特性、合成调控机制的研究进展情况及其在食品、饲料、医药工业等领域的一些应用。a-半乳糖苷酶均是糖蛋白,不同来源的a-半乳糖苷酶的作用基质特异性差别较大,作用基质特异性差别是由蛋白质部分N-末端氨基酸序列决定的。不同微生物来源的a-半乳糖苷酶其最佳作用条件、pH稳定性及耐热性差异较大。微生物a-半乳糖苷酶是一种诱导酶,其合成受多个基因的调控,高浓度的葡萄糖能抑制其合成。     

微生物α-半乳糖苷酶的研究进展

α-半乳糖苷酶在多种生物内广泛存在,微生物是目前α-半乳糖苷酶的主要来源。微生物α-半乳糖苷酶可按照底物特异性或序列同源性分类,在古菌、细菌和真菌中均存在,其性质与来源和家族有关,催化机理大多为构型保留机制,目前主要应用于食品与饲料工业,还可用于生物质降解和医药领域。展望了微生物α-半乳糖苷酶的研究趋势。本文对相关研究者具有一定的参考意义。     

新型α-半乳糖苷酶多克隆抗体的制备及特异性鉴定

目的：制备高效价、高特异性的新型α-半乳糖苷酶的兔多抗,并鉴定该抗体的特异性。方法：用脆弱类杆菌来源的基因重组α-半乳糖苷酶（纯度大于90％）免疫新西兰大白兔,获得α-半乳糖苷酶的兔抗血清,并经HiTrap rProteinA柱纯化获得高纯度的抗体;用间接ELISA法检测抗体效价,Western印迹评价抗体的特异性。结果：通过免疫法得到了α-半乳糖苷酶的兔多克隆抗体血清,抗体效价达1：1×10^6,经rProteinA柱纯化后获得了高效价、高纯度的抗体,Western印迹显示该抗体特异性地与新型α-半乳糖苷酶结合。结论：获得了新型α-半乳糖苷酶的高效价、高特异性的兔多克隆抗体,可用于血型转变过程中残留α-半乳糖苷酶含量的特异性检测。     

α-半乳糖苷酶清除猪细胞表面的α-Gal抗原

目的:探讨脆弱类杆菌来源的基因重组α-半乳糖苷酶清除猪细胞表面α-Gal抗原的作用。方法:用不同浓度的α-半乳糖苷酶酶解猪红细胞、猪胚肾细胞PK15、猪睾丸细胞ST和原代培养的猪成纤维细胞上的α-Gal抗原,酶解温度为26℃,作用时间为2 h;用25μg/m L的FITC-IB4凝集素标记酶解前后的细胞,采用流式细胞仪检测细胞表面α-Gal抗原的清除率。结果:流式细胞检测结果表明,不同组织来源的猪细胞表面的α-Gal抗原的表达量明显不同,所需酶的剂量也不同,但其表面的α-Gal抗原均能被α-半乳糖苷酶清除。结论:脆弱类杆菌来源的α-半乳糖苷酶可以清除猪细胞表面的α-Gal抗原,提示该酶对降低异种移植引起的超急性排斥反应有重要意义。     

赤豆子叶β-半乳糖苷酶的纯化及其性质的研究

β-半乳糖苷酶 ( EC3.2 .1 .2 )广泛存在于动植物的组织中 ,如在杏仁、桃子、大豆、咖啡豆等植物 ,蜗牛 ,哺乳动物的肠道中都有 β-半乳糖苷酶 .同样 ,微生物也能产生β-半乳糖苷酶 ,俗称乳糖酶 .乳糖操纵子学说的提出就是建立在对微生物β-半乳糖苷酶研究基础之上的 .在过去的研究中 ,关于微生物、动物来源的乳糖酶报道较多[1] ,而对于植物来源的β-半乳糖苷酶研究报道却相对较少[2 ] .它可能降解多糖中 β-构型半乳糖苷键 ,为种子生长发育提供必要的能量来源 .但目前对β-半乳糖苷酶在植物中确切的生理生化功能尚不清楚 .为了进一步阐明…     

热稳定型α-半乳糖苷酶的应用及基因工程研究进展

α-半乳糖苷酶是一种水解酶,可以将食品、饲料中的不良寡糖等抗营养因子水解,改变其营养成分并被动物吸收利用。该酶广泛存在于植物、动物及微生物中,在饲料、食品等工业以及现代医学中都有应用。目前,开发热稳定的α-半乳糖苷酶并利用基因工程方法进行分子改造和外源表达已成为研究热点。本文对近年来热稳定的α-半乳糖苷酶的应用和基因工程研究进展进行综述。     

一种来源于青霉的新的α-半乳糖苷酶的分离纯化及其酶学性质

从丝状真菌中筛选到一株产α-半乳糖苷酶的菌株F63,对该菌株进行了形态观察和18SrDNA序列分析,该菌株属于青霉属。采用硫酸铵沉淀、阴离子交换层析和分子筛层析等方法分离纯化了该菌株的一种α-半乳糖苷酶。经过聚丙烯酰胺凝胶电泳,此酶蛋白的分子量约为82kDa。该α-半乳糖苷酶反应的最适pH为5.0,最适温度为45℃。此α-半乳糖苷酶的热稳定性在40℃以下,pH稳定性为pH5.0-6.0。与已报道的α-半乳糖苷酶的活性都受到Ag 的强烈抑制不同的是,该α-半乳糖苷酶受Ag 的抑制作用不显著。以pNPG为底物的Km值为1.4mmol/L和Vmax=1.556mmol/L.min-1.mg-1。该酶可以有效降解蜜二糖、棉子糖和水苏糖,但不能降解末端含α-半乳糖苷键的多糖。通过利用质谱技术对纯化的α-半乳糖苷酶进行鉴定以及内肽的N端测序证明该蛋白为一种新的α-半乳糖苷酶。     

β-半乳糖苷酶的筛选、克隆表达、酶学性质及其酶法合成低聚半乳糖

采用人工底物邻硝基苯酚-β-D-半乳糖苷(o NPG)为筛选标记,从耐有机溶剂微生物菌库中,筛选出具有较高水解活性的β-半乳糖苷酶产生菌,再以乳糖为底物考察菌株低聚半乳糖的合成性能,筛选得到1株产β-半乳糖苷酶的Erwinia billingiae WX1。根据Gen Bank中相同属种的基因组序列推测β-半乳糖苷酶基因,克隆得到β-半乳糖苷酶基因gal,并在大肠杆菌中实现了来源于Erwinia billingiae菌β-半乳糖苷酶的克隆表达。该基因的开放阅读框(ORF)为1 428 bp,编码475个氨基酸,理论相对分子质量为5.2×104。镍柱法分离纯化得到电泳纯的β-半乳糖苷酶GAL,其酶学性质研究表明最适催化温度55℃,最适p H 7.0;Mg~(2+)、Mn~(2+)对该酶起较强促进作用,EDTA对该酶抑制作用较强。利用β-半乳糖苷酶GAL的转糖基作用,以乳糖为底物合成低聚半乳糖,初步优化的反应条件:底物乳糖质量浓度400 g/L,每克乳糖添加酶量1.0 U,在40℃反应16 h后,低聚半乳糖合成率达到34%(质量分数),显示了较好的开发前景。     

利用重组A蛋白偶联的琼脂糖凝胶纯化α-半乳糖苷酶单克隆抗体

目的:采用一种简单易行的纯化方法获得高纯度α-半乳糖苷酶单克隆抗体。方法:使用重组A蛋白偶联的琼脂糖凝胶捕获和纯化小鼠腹水中的α-半乳糖苷酶单克隆抗体。结果:获得了高纯度、高效价的α-半乳糖苷酶单克隆抗体。结论:应用重组A蛋白偶联的琼脂糖凝胶纯化α-半乳糖苷酶单克隆抗体是一种简单、有效的方法。     

滇金丝猴粪便微生物来源的β-半乳糖苷酶基因的表达及酶学性质

【目的】对滇金丝猴粪便微生物来源的β-半乳糖苷酶进行异源表达和纯化,并研究其酶学性质。【方法】从滇金丝猴粪便微生物的宏基因组中克隆出一个β-半乳糖苷酶基因galRBM20_1,对该基因进行异源表达和酶学性质分析。构建含有T7强启动子的pEASY-E2-galRBM20_1质粒,转化至大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导表达后进行酶学性质研究。【结果】滇金丝猴粪便来源的β-半乳糖苷酶(galRBM20_1)最适pH为5.0,在pH 4–7之间能保留70%及其以上的活性。最适温度为45°C,在37°C和45°C下耐受1 h,酶活不变。特别的是,该酶具有良好的Na Cl稳定性,经1–5 mol/L的Na Cl作用1 h后,相对酶活均能超过初始酶活:当NaCl的作用浓度为4 mol/L时,β-半乳糖苷酶相对酶活最高(146%);当NaCl的作用浓度为5mol/L时,β-半乳糖苷酶的相对酶活仍达到135%。【结论】本研究从滇金丝猴粪便微生物的宏基因库中克隆得到β-半乳糖苷酶基因galRBM20_1,并成功在大肠杆菌BL21(DE3)表达,首次从动物胃肠道宏基因组中获得具有耐盐和转糖基产Galactooligosaccharides(GOS)性能的β-半乳糖苷酶。该酶具有良好的耐盐性,和较广的pH作用范围,使其在食品、生物技术领域和环保方面的发展具有良好的应用价值。     

碳源对K.fragilis LFS-8611β-D-半乳糖苷酶合成的影响

探讨了碳源对脆壁克鲁维酵母(Kluyveromyces fragilis)LFS-8611生长、β-D-半乳糖苷酶合成的影响及碳源对该酶合成的诱导作用。脆壁克鲁维酵母(K,fragilis)LFS-8611生长与β-D-半乳糖苷酶合成同步。该菌株生长和产酶的最适碳源为半乳糖,乳糖次之。菌体生物量和酶活力随着培养基中乳糖浓度的增加而增加,乳糖浓度为12mg／mL,菌体生物量和酶活力达到峰值,分别为5．84g／L、19,12U／mL。半乳糖和乳糖对β-D-半乳糖苷酶合成具有诱导作用。诱导物浓度对β-D-半乳糖苷酶的诱导合成有较大影响。半乳糖诱导以山梨醇为碳源预培养的K．fragilis LFS-8611细胞合成β-D-半乳糖苷酶的最适浓度为10mg／mL。     

微生物酶法合成低聚半乳糖的新进展

低聚半乳糖(GOS)是目前国际上已开发的功能性低聚糖之一,其商业化产品是应用微生物β-半乳糖苷酶以乳糖为原料进行转糖基反应获得,不同来源的酶合成GOS的结构不同,转糖基效率也存在差异.天然酶合成GOS的产量一般为20%～45%,分子改造获得的人工酶能将90%的乳糖底物转化为GOS;采用两相体系或反相胶束可以在一定程度上提高GOS产量.应用填充床反应器、活塞流反应器、膜反应器可规模化合成GOS;采用色谱柱法、酶法、纳滤膜法和微生物发酵法可纯化GOS产品,去除单糖及乳糖组分,扩大其应用范围.     

新型基因重组α-半乳糖苷酶工程菌菌种稳定性研究

观察脆弱类杆菌来源的新型重组α-半乳糖苷酶工程菌菌株的遗传稳定性.在有选择压力(Kan+)条件下,将重组α-半乳糖苷酶工程菌菌株在LB固体培养基上采用划线法连续传60代,每隔20代取样保存菌种,最后同时进行菌体形态、生长速度和抗生素抗性、平板传代及诱导过程中的质粒稳定性、限制酶切图谱、测序、表达量和酶活力检测.结果表明细菌形态、生长速度和抗生素抗性等与原始种子库无明显差异;LB固体培养基上传60代后质粒稳定性接近100％,但诱导过程中质粒易丢失.第20、40和60代提取质粒进行酶切检查,酶切图谱没有改变.DNA测序未见α-半乳糖苷酶基因变异.原代菌株及第20、40和60代菌株经诱导培养,其α-半乳糖苷酶表达水平、酶活力及菌体蛋白的SDS-PAGE图谱均无明显差异.说明α-半乳糖苷酶工程菌株在平板传代中具有良好的遗传稳定性     

作用于种属差异性表位的细菌α-半乳糖苷酶(EmGalase)的鉴定和研究

对脑膜炎败血伊丽莎白金菌进行糖苷酶功能基因组分析发现,该菌存在一个GH27家族α-半乳糖苷酶基因。克隆该基因并表达蛋白后,利用人工合成的pNP底物研究其酶学性质,发现该酶具有α连接的半乳糖(α-galactose,α-Gal)底物特异性,酶反应pH为3.0~8.0,反应温度为4~45 ℃。用不同寡糖底物进一步确定,该酶能够酶切直链末端α-1,3、1,4、1,6Gal。在猪红细胞上进行的酶切实验显示,该酶能够高效清除存在于猪红细胞表面的末端Gal α 1-3Gal表位。末端α-半乳糖基化修饰在免疫与感染中发挥着重要的生物学作用,作用于种属差异性表位的细菌α-半乳糖苷酶的发现将为该领域的研究提供一个新的工具,为缓解异种输血中的超急性免疫排斥反应提供一种可能。     

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。     

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。     

重组α-半乳糖苷酶的制备工艺研究

α-半乳糖苷酶是B→O血型改造研究中的关键工具酶。在获得了可分泌表达α-半乳糖苷酶的基因工程毕赤酵母菌株的基础上,进行了工程菌株在5L发酵罐中的发酵。发酵液上清中α-半乳糖苷酶活性为80～150U／mL,蛋白浓度为3～4.5mg／mL,比活性约为20-30U／mg。发酵液采用超滤、阳离子交换层析、疏水层析和阴离子交换层析等纯化方法,建立起了规模化生产重组α-半乳糖苷酶的工艺。制备的重组酶纯度经鉴定达98％以上,符合新生物制品的纯度要求。制备的重组α-半乳糖苷酶可有效地将B型红细胞改造成O型红细胞,从而解决了应用此酶开展B→O血型改造研究的关键问题。     

黑颈鹤粪便分离菌Arthrobacter sp. GN14 的α-半乳糖苷酶基因克隆、表达与酶学特性

【目的】克隆高原唯一珍惜鹤类——黑颈鹤粪便分离菌Arthrobacter sp.GN14的α-半乳糖苷酶基因agaAGN14,并对该酶进行序列分析、系统发育分析和重组酶的酶学特性分析。【方法】利用简并PCR和GCTAIL-PCR方法获得agaAGN14全长,并对其氨基酸序列(AgaAGN14)进行比对和neighbor-joining系统发育树的构建。将agaAGN14重组到载体pET-28a(+)中并转化到Escherichia coli BL21(DE3)中异源表达。利用组氨酸标签纯化重组α-半乳糖苷酶rAgaAGN14并进行酶学性质分析。【结果】agaAGN14全长2109 bp,GC含量66.8%,编码702个氨基酸(77.5 kDa)。AgaAGN14与数据库中序列的最高一致性为53.7%,与其余胃肠道环境α-半乳糖苷酶的一致性<43%。系统发育分析将AgaAGN14聚于具有催化域KWD和SDXXDXXXR的α-半乳糖苷酶分支,与土壤微生物来源α-半乳糖苷酶距离相对较近,而与其余胃肠道环境α-半乳糖苷酶距离相对较远。rAgaAGN14可水解pNPG、棉籽糖、密二糖、水苏糖、菜粕和棉籽粕,表观最适pH为6.5,在pH 6.0-pH 9.0的范围内稳定并维持50%以上的酶活性。rAgaAGN14的表观最适温度为45℃,在10℃、20℃和37℃内稳定并分别具有约28%、30%和80%的酶活。在45℃pH 6.5条件下,rAgaAGN14对pNPG的Km、Vmax和kcat分别为0.41 mmol/L、18.28μmol/min/mg和25.36 s-1。rAgaAGN14受Ag+、Hg2+及SDS抑制,受K+、Ca2+、Mn2+、Fe3+、Ni2+、Cu2+和β-mercaptoethanol部分抑制,受Co2+、Pb2+、Zn2+、Mg2+、Na+和EDTA的影响较小。【结论】首次报道从黑颈鹤粪便中分离到Arthrobacter菌,并对该属细菌α-半乳糖苷酶进行序列分析、系统发育分析、异源表达和重组酶的酶学特性分析。rAgaAGN14序列较新颖,其酶学特性可能是同时适应黑颈鹤肠道环境和高原淡水湿地环境的结果。     

基于β-半乳糖苷酶为报告基因的耐辐射异常球菌启动子检测载体构建

耐辐射异常球菌是一种超强电离辐射抗性的微生物,其含有大量的胁迫反应相关蛋白及其转录调控因子,在适应环境变化和各种胁迫反应中发挥着重要作用。为深入分析该菌的抗逆基因在不同胁迫下的功能,以β-半乳糖苷酶为报告基因构建了耐辐射异常球菌启动子检测体系。以耐辐射异常球菌基因组为模板扩增gro EL、hsp20、relA和relQ启动子片段,将其连接到到大肠杆菌-耐辐射异常球菌穿梭载体pRADZ1上,构建成具有启动子活性检测功能的重组质粒pRADZ-P_(groE)、pRADZ-P_(hsp20)、pRADZ-P_(relA)和pRADZ-P_(relQ),并将其转化至耐辐射异常球菌,测定β-半乳糖苷酶酶活。结果显示,这些启动子能在耐辐射异常球菌中启动Lac-Z报告基因的表达,并受到胁迫条件的诱导调控。耐辐射异常球菌启动子活性检测方法构建为该菌株特异性胁迫应答系统的研究提供了重要的实验基础。     

利用基因融合研究嘌呤生物合成的调控

利用Mudl噬菌体将Lac基因融合到大肠杆菌嘌呤合成基因中,使Lac基因受嘌呤合成调节基因的调控,这样,只要测定这些基因融合菌株的β-半乳糖苷酶的合成就可以了解各种因素对嘌呤合成的影响。遗传学定位知道,这些菌株是PurI-lac和pufF-lac融合菌株。实验表明,这些菌株的β-半乳糖苷酶合成受嘌呤合成的终产物——腺嘌呤的阻遏。我们还从这些菌株中分离到了它们的β-半乳糖苷酶合成不受高浓度腺嘌呤阻遏的突变株,由于在这些突变