纤维素酶的生物化学和分子生物学研究新进展

纤维素酶的生物化学和分子生物学研究新进展林风（福建省微生物研究所福州３５０００７）１引言纤维素是地球上最丰富的可更新的资源之一,占地球总生物量的４０％,与人类生存有密切的关系。从纤维素酶入手以期达到有效利用天然纤维素目的的研究已有八十多年的历史。近年...     

纤维素酶的研究进展

纤维素酶是糖苷水解酶的一种,它可以将纤维素物质水解成简单糖,进而发酵产生乙醇,从而解决农业、再生能源以及环境污染等问题。初期的研究主要集中在对微生物纤维素酶的研究,随着对纤维素酶研究的不断深入,“动物自身不含纤维素酶”这一传统理论被推翻,动物纤维素酶成为纤维素酶研究的热点。另外,生物化学、分子生物学以及基因工程等多种交叉学科的快速发展,获得适合工业化的高比活力的纤维素酶已指日可待。     

纤维素酶与木质纤维素生物降解转化的研究进展

利用纤维素酶将预处理后的秸秆降解成可发酵性单糖,然后发酵生产所需的液体燃料及化工产品的技术,对于我国解决能源、环境、人口就业等难题有着巨大的积极影响。在木质纤维素生物降解转化工艺中,减少纤维素酶用量及提高酶解效率是降低木质纤维素降解成本的关键。纤维素酶系和木质纤维素酶水解技术的改进需要深入了解纤维素酶系统的组成及其协同作用、纤维素酶的结构与功能以及纤维素酶的生产技术。将就以上几个方面的研究进展进行讨论,并深入探讨了纤维素酶糖化能力的评价方法。     

酵母表面展示体系的构建及在纤维素降解中的应用*

纤维素是来源广泛且储量较大的低成本可再生资源,但其结构致密难以利用。目前降解纤维素需要多种纤维素酶协作,而游离纤维素酶成本高、难以重复利用等问题限制了其广泛应用。利用酵母表面展示技术,可以将多个纤维素酶分别与锚定蛋白融合后共展示在细胞表面,从而构建酵母表面展示纤维素酶体系。这一体系可高效降解纤维素,一方面可以充分发挥表面展示的优点,如易回收、稳定性好、操作简单、成本低;另一方面可以将纤维素有效地降解为葡萄糖,并具有代谢产生物乙醇的潜力。阐述了酵母表面展示体系的构建原则,总结了影响展示体系效率的因素,介绍了这一技术在降解纤维素中的应用,为构建高效酵母表面展示纤维素酶体系及其他多酶体系提供参考。     

饲用纤维素酶研究进展

随着养殖业突飞猛进的发展 ,饲料行业面临资源短缺的状况愈来愈突出。然而 ,地球上最为丰富的可更新资源——纤维素却没有得到充分利用。因此 ,如何成功地开始这一资源作为饲料原料 ,已显得尤为迫切。纤维素酶种类繁多 ,来源很广。不同来源的纤维素酶其结构和功能相差很大。由于真菌纤维素酶产量高、活性大 ,故在畜牧业和饲料工业中应用的纤维素酶主要是真菌纤维素酶。目前 ,利用纤维素酶降解纤维素达到其有效利用的方法 ,已成为国内外营养学家极为关注的课题。为此 ,本文就纤维素酶的特性、功能及研究现状作一综述。1　纤维素酶的种类自然…     

生物传感器检测纤维素酶活性及基因表达的研究进展

纤维素酶是一类具有多组分的复杂酶系。纤维素酶及其水解木质纤维原料的作用机制、木质纤维原料酶水解动力学等领域的研究仍需要更深层次的分析探讨,从而完善对纤维素酶的研究与认识。随着生物化学、分子生物学技术以及基因工程等多门交叉学科的快速发展,如何进一步阐明纤维素酶的结构与功能,明确纤维素酶的基因表达与调控的关系,并由此拓展更多更好的研究方法、手段, 在纤维素酶的研究方面将具有重要意义。通过协同催化作用方式和氨基酸序列的相似性介绍纤维素酶酶系的组成,概述纤维素酶各酶组分的传统检测方法,并侧重阐述各种传感器应用于检测纤维素酶活性及基因表达的进展。     

白蚁内源性纤维素酶基因资源研究进展北大核心CSCD

能源短缺是人类关注的焦点问题之一,而纤维素是自然界最为丰富的可再生资源。白蚁已进化出了独特而高效的纤维素消化系统,具有丰富的纤维素酶及其基因资源,因而,近年来白蚁内源性纤维素消化体系的重要性被逐渐认识,不断有内源性纤维素酶基因的研究报道。为了进一步推动有害白蚁控制新技术的研发,以及纤维素生物质新能源的应用探索,综述了白蚁内源性纤维素酶基因克隆、表达等研究进展。     

丝状真菌纤维素酶合成诱导及转录调控

利用廉价可再生木质纤维素资源水解产生的可发酵糖生产生物能源和生物基化学品是近年来国内外研究的热点。纤维素酶酶解是木质纤维素原料生物降解的重要手段,但目前纤维素酶生产成本过高,限制了纤维素生物转化和生物炼制的工业化应用。对丝状真菌纤维素酶基因表达和调控进行研究,有利于进一步选育纤维素酶高产菌株,降低纤维素酶生产成本。随着高通量测序及丝状真菌遗传操作等技术的进步,对丝状真菌纤维素酶诱导和基因表达调控机理有了更深入的认识。本文综述了近年来丝状真菌纤维素酶诱导和纤维素酶基因表达调控的最新进展,重点论述糖转运蛋白、转录因子和染色质重塑对纤维素酶表达调控的影响,并对利用人工锌指蛋白进行丝状真菌纤维素酶诱导调控研究进行了展望。     

基于生物信息学方法对一株产纤维素酶细菌的初步分析

目的:筛选新型产纤维素酶菌株,促进纤维素资源利用.方法:利用刚果红染色法,从农产品表面筛选产纤维素酶细菌,利用16 S rDNA序列信息,初步确定较高活性的产酶菌株的分类地位.结果:筛选到1株产酶活性较高的菌株Yl.测序获得长度为1 405bp的16S rDNA序列,提交到美国国立生物技术信息中心NCBI基因库中,序列号是FJ796220.结论:菌株Y1是Pantoea ananatis,该文为利用分子生物学技术进行快速细菌分类提供了方法参考.     

纤维素酶基因工程研究进展

纤维素酶(cellulase)是能够分解纤维素产生葡萄糖的一类酶.由于天然纤维素酶不能满足目前的需求,因此纤维素酶的基因工程发展迅速.综述纤维素酶基因的克隆与表达,纤维素酶基因的克隆方法,包括构建文库、PCR扩增、人工合成和宏基因组扩增.同时,综述纤维素酶基因的转化系统,并指出构建基因工程茵、酵母表达系统和真核表达系统是纤维素酶基因工程发展趋势.     

纤维素酶的糖基化

木质纤维素价格低廉,供应充足,且未得到充分开发利用。把纤维素降解成葡萄糖,进而生产纤维素乙醇的技术已经进入商业应用阶段。提高纤维素酶的活性,有利于充分利用自然界中大量存在的木质纤维素,开发生物质资源,以缓解能源危机。糖基化修饰对纤维素酶的活性、稳定性以及其他性质有着重要的影响。因此,对纤维素酶糖基化的了解,以及合理地改善糖基化修饰,可以极大地提高木质纤维素降解速率,有利于工业上液体燃料的生产。     

丝状真菌降解转化纤维素的机制与遗传改良前景

丝状真菌可以分泌大量纤维素酶及辅助酶来降解纤维素底物,也是目前工业上纤维素酶的主要生产者。回顾并综述了丝状真菌降解转化纤维素的酶系和机制进展,详细总结了组学研究在纤维素酶研究上的新成果,并探讨了提高丝状真菌酶系效率和产量的遗传改良策略。     

丝状真菌降解转化纤维素的机制与遗传改良前景简

丝状真菌可以分泌大量纤维素酶及辅助酶来降解纤维素底物,也是目前工业上纤维素酶的主要生产者。回顾并综述了丝状真菌降解转化纤维素的酶系和机制进展,详细总结了组学研究在纤维素酶研究上的新成果,并探讨了提高丝状真菌酶系效率和产量的遗传改良策略。     

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。     

微生物纤维素酶分子生物学研究进展

概述了近二十年来纤维素酶分子生物学的研究情况,包括纤维素酶合成调控,纤维素酶基因结构,基因复制及纤维素酶合成调控。     

玉蕈降解木质纤维素的生理生化基础

本文研究了玉蕈在纤维废弃物上生长期间,培养基中主要成分的降解规律及有关的酶学分析。实验结果表明:1.玉蕈分解纤维素和半纤维素的能力较强,分解木素的能力很弱。因此,玉蕈是褐腐型木腐菌。2.纤维素是玉蕈子实体生长阶段的主要碳源。3.玉蕈生长期间可向培养基中释放羧甲基纤维素酶、滤纸纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶。酶活性在子实体生长阶段显著增加。进一步证明了子实体阶段酶活性增加与培养温度和子实体形成有密切关系。     

超临界CO2流体对纤维素酶催化反应的影响

超临界二氧化碳流体预处理对纤维素超分子结构及纤维素酶催化反应有重要影响。一定含水量的微晶纤维素用SC-CO2在10MPa,50℃处理30min,其结构发生了有利于进一步被酶解的变化。上述超临界条件单独作用于纤维素酶时,并未造成酶催化活力的降低;但与纤维素共同进行SC—CO2处理时,纤维素酶则失去催化活性,但这种处理却能提高纤维素进一步被酶解的效率。一定范围内处理时的酶用量与酶解效率的增加正相关。纤维素的含水量对SC-CO2处理后的酶解效率有显影响。     

添加纤维素酶的青贮研究进展

青贮是一种传统的青绿饲料作物的保存方法,在青贮中添加纤维素酶可以增强青贮的效果,促进植物细胞壁的酶解,提高青贮料的消化率,添加纤维素酶的青贮也可用于从植物细胞中提取有价值的天然产物,不仅条件温和,且提取率大大提高,应用在线生产纤维素与青贮发酵耦合能大大降低该工艺的成本,对添加纤维素酶青贮的研究可望促进纤维素资源的转化利用。     

微生物纤维素酶的应用研究

我国纤维素酶的应用研究近年来取得了很大进展。阐述了纤维素分解菌的选育 ,酶学性质以及在发酵、纺织和洗涤剂工业中的应用。     

纤维素乙醇制备中纤维素酶相关技术专利分析

生物乙醇制备中,纤维素酶相关技术是关键技术之一。本文概述了纤维素乙醇工艺以及纤维素酶,并利用专利分析的方法对纤维素乙醇制备中纤维素酶相关技术发展态势进行了研究,揭示了这一技术领域的专利申请的时空分布、主要技术领域及研究热点、重要专利权人及其竞争领域。