多形拟杆菌α-L-鼠李糖苷酶序列分析与酶学性质

α-L-鼠李糖苷酶在生物技术领域具有很好的生物催化应用前景。目前,仅16个细菌源GH78家族α-L-鼠李糖苷酶基因被报道,对α-L-鼠李糖苷酶的序列特征与分子催化机制了解尚不完善。人体肠道细菌多形拟杆菌可利用多种多糖与糖苷,其基因组包括6个预测的α-L-鼠李糖苷酶基因,本文集中于连续定位于一个基因座的2个α-L-鼠李糖苷酶基因BtRha78D和BtRha78E,通过研究二者的序列特征和酶学特性旨在确定此基因座的生物学意义。序列分析显示,BtRha78D和BtRha78E的序列组成与长度差异性大,与已发现的α-L-鼠李糖苷酶序列一致性较低,分子进化关系也较远;酶学性质研究表明,BtRha78D和BtRha78E可高效水解底物p NPR,最适p H分别为p H6.0与p H 7.0。BtRha78E在p H 7.5~8.0范围内,仍能保持52%以上的活性。BtRha78D和BtRha78E最适温度为50℃,对pNPR的kcat分别为14.78 s-1和5.48 s-1,Km分别为0.14 mmol/L和0.44 mmol/L,kcat/Km分别为105 600 s-1L/mol和12 500 s-1L/mol。BtRha78D和BtRha78E耐受低浓度(1%)有机溶剂,10%浓度显著降低酶活性,对二甲亚砜具有很好的耐受性,10%浓度下仍能分别保持42%和53%的活性。本研究揭示,α-L-鼠李糖苷酶BtRha78D和BtRha78E间的序列组成与长度差异性很大,具有相同的催化活性而酶学性质却不同,一个包含2个α-L-鼠李糖苷酶基因的基因座可能参与多形拟杆菌降解利用含α-L-鼠李糖基的多糖与糖苷化合物。     

基于宏基因组学方法挖掘新型α-L-鼠李糖苷酶资源北大核心CSCD

α-L-鼠李糖苷酶是特异性切割末端含α-L-鼠李糖的天然化合物的一类糖苷水解酶,该酶在食品、医药、化学等行业都有广泛的应用。本研究旨在利用保守氨基酸基序结合PCR驱动的宏基因组学方法,从提取的健康人体粪便宏基因组DNA中获得新型细菌源α-L-鼠李糖苷酶基因。通过对CAZy数据库GH78家族中193条细菌源α-L-鼠李糖苷酶氨基酸序列进行多重序列比对,首次将α-L-鼠李糖苷酶家族分为3个亚家族,并确定了其中两个亚家族的两对保守氨基酸基序。基于保守基序氨基酸序列设计简并引物,PCR扩增保守基序间基因片段,对PCR产物克隆测序,结果获得12条α-L-鼠李糖苷酶基因片段,对其编码的氨基酸序列在Gen Bank数据库进行Blast序列比对,其中两条基因片段的氨基酸序列一致性仅为52%,一条为73%,其余9条在94%以上。根据Gen Bank数据库中序列一致性94%以上片段对应全长基因序列设计上下游引物,以人体粪便宏基因组DNA为模板,扩增获得3条α-L-鼠李糖苷酶全长基因,并将其克隆于载体p ET-28a,在E.coli BL21(DE3)内进行异源表达,目的蛋白多以包涵体形式存在于沉淀中,少量以可溶性形式存在于上清中。人体肠道细菌宏基因组为新型α-L-鼠李糖苷酶基因发现提供了潜在的基因资源库,基于保守氨基酸基序驱动的宏基因组学方法,从人体肠道以及环境宏基因组中直接获取新酶基因是可行的。     

基于宏基因组学方法挖掘新型α-L-鼠李糖苷酶资源

α-L-鼠李糖苷酶是特异性切割末端含α-L-鼠李糖的天然化合物的一类糖苷水解酶,该酶在食品、医药、化学等行业都有广泛的应用。本研究旨在利用保守氨基酸基序结合PCR驱动的宏基因组学方法,从提取的健康人体粪便宏基因组DNA中获得新型细菌源α-L-鼠李糖苷酶基因。通过对CAZy数据库GH78家族中193条细菌源α-L-鼠李糖苷酶氨基酸序列进行多重序列比对,首次将α-L-鼠李糖苷酶家族分为3个亚家族,并确定了其中两个亚家族的两对保守氨基酸基序。基于保守基序氨基酸序列设计简并引物,PCR扩增保守基序间基因片段,对PCR产物克隆测序,结果获得12条α-L-鼠李糖苷酶基因片段,对其编码的氨基酸序列在Gen Bank数据库进行Blast序列比对,其中两条基因片段的氨基酸序列一致性仅为52%,一条为73%,其余9条在94%以上。根据Gen Bank数据库中序列一致性94%以上片段对应全长基因序列设计上下游引物,以人体粪便宏基因组DNA为模板,扩增获得3条α-L-鼠李糖苷酶全长基因,并将其克隆于载体p ET-28a,在E.coli BL21(DE3)内进行异源表达,目的蛋白多以包涵体形式存在于沉淀中,少量以可溶性形式存在于上清中。人体肠道细菌宏基因组为新型α-L-鼠李糖苷酶基因发现提供了潜在的基因资源库,基于保守氨基酸基序驱动的宏基因组学方法,从人体肠道以及环境宏基因组中直接获取新酶基因是可行的。     

α-L-鼠李糖苷酶特性简述及影响酶活的因素

α-L-鼠李糖苷酶是一个非常重要的工业酶,广泛分布于各种生物中。不同来源的α-L-鼠李糖苷酶具有多样性。细菌来源的α-L-鼠李糖苷酶的最适pH接近中性或偏碱性,而真菌来源的α-L-鼠李糖苷酶的最适pH在酸性范围。除此之外,不同来源的α-L-鼠李糖苷酶在最适温度、热稳定性和底物特异性等方面也不尽相同,酶学性质的差异,决定了其在工业应用时所具有的优势和限制。因此,分析不同来源的α-L-鼠李糖苷酶的酶学性质、阐明其在催化机制和底物特异性等方面的异同点、探究底物的糖苷配体和金属阳离子对酶活性的影响以及L-鼠李糖和葡萄糖对酶的竞争性抑制作用,可以为工业生产中准确选择α-L-鼠李糖苷酶提供参考,进一步推动该酶的工业化应用进程。     

黑曲霉α-鼠李糖苷酶

α-L-鼠李糖苷酶(α-L-rhamnosidase,EC 3.2.1.40)能特异性地水解许多糖苷类物质,如柚皮苷(Naringin)、芦丁(Rutin)、橙皮苷(Hesperidin)等的末端α-L-鼠李糖基可用于去除柑桔类果汁的苦味、消除桔子汁的橙皮苷结晶、生物转化生产L-鼠李糖、切除糖苷类药物原料末端的L-鼠李糖以及改善酿造食品的风味等[1?3]。国     

黄杆菌菌株RC2-3基因组生物信息学分析及高效降解岩藻多糖功能基因的挖掘

以从海带中筛选获得的一株具有降解岩藻多糖能力的黄杆菌菌株RC2-3为研究对象，该菌株产的岩藻多糖酶可以高效降解不同来源的岩藻多糖。为进一步探究菌株RC2-3降解岩藻多糖的机制，推动岩藻寡糖的酶法生产，采用Illumina测序技术对菌株RC2-3进行基因组测序、基因功能注释和碳水化合物活性酶注释以及岩藻多糖降解相关基因的生物信息学分析。结果表明，黄杆菌菌株RC2-3基因组全长3 414 532 bp,共编码2 967个基因，GC含量为30.92%。经碳水化合物活性酶数据库注释获得213个基因，与岩藻多糖降解有关的包括7个岩藻糖结合结构域的基因；2个β-D-岩藻糖苷酶(EC 3.2.1.38)基因；2个属于GH141家族的α-L-岩藻糖苷酶(EC 3.2.1.51)基因；12个属于GH29家族的α-1, 3/1, 4-L-岩藻糖苷酶(EC 3.2.1.111)基因；9个属于GH95家族的α-1, 2-L-岩藻糖苷酶(EC 3.2.1.63)基因。此外，通过与已报道的蛋白序列比对发现，岩藻多糖酶基因RC2.3＿GM001247编码的蛋白序列与FunA蛋白序列同源性达到70.98%,岩藻多糖酶...     

酶法提取铁皮石斛多糖工艺优化及对挥发性成分的影响研究

铁皮石斛具有重要的药用价值,但其资源有限,因此对其充分开发和利用具有重要的意义。本文利用α-L-鼠李糖苷酶辅助提取铁皮石斛多糖,通过对酶解温度、酶解时间及加酶量三个因素进行优化,提高铁皮石斛多糖提取率;结果显示,在酶解温度为40℃、酶解时间为1 h、加酶量为2.5%时,多糖提取率为38.4%,而不加酶处理多糖提取率仅为21.7%,酶法处理大大增加了铁皮石斛的多糖提取率。同时,运用顶空固相微萃取技术结合气相色谱质谱联用仪(HS-SPME-GC-MS)分析比较α-L-鼠李糖苷酶对铁皮石斛挥发性成分的影响;GC-MS分析表明,铁皮石斛加酶处理前后共发现31种挥发性成分,主要成分均为己醛、1-辛烯-3-醇、异薄荷醇和3-辛烯-2-酮,并且醛类化合物在加酶处理前后的样品中相对含量均最高,且加酶处理后产生6种新的挥发性成分。该研究结果表明α-L-鼠李糖苷酶的使用可显著增加对铁皮石斛多糖提取率,并为铁皮石斛挥发性成分的研究和开发利用提供一定的参考依据。     

鸟肠球菌(Enterococcus avium)中α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆表达及酶学性质

【背景】前期工作中筛选出一株产α-L-鼠李糖苷酶的细菌,经分子生物学方法鉴定为鸟肠球菌(Enterococcus avium)。α-L-鼠李糖苷酶能够从天然类黄酮化合物中特异性切割末端鼠李糖,在食品生产、医药加工和化工等方面具有极大的开发前景和应用价值。【目的】克隆、表达鸟肠球菌中α-L-鼠李糖苷酶基因,进一步对重组蛋白的酶学性质进行研究。【方法】以鸟肠球菌(Enterococcus avium)strain 352基因组中推定的α-L-鼠李糖苷酶基因序列为基础,设计特异性引物扩增其编码区序列。以p ET-28a(+)为载体构建重组表达质粒,将重组蛋白在Escherichia coli BL21(DE3)感受态细胞中进行诱导表达。使用镍亲和层析纯化重组蛋白,以p NPR为底物测定重组蛋白的酶学性质。【结果】重组蛋白Ea Rha1分子量大小约为130 k Da。以p NPR为底物,Ea Rha1最适p H是7.0,最适温度为50℃,在p H 5.0-8.0稳定性较好,在40℃以下能保持较高酶活。金属离子对Ea Rha1有不同程度的促进或抑制作用。甲醇对Ea Rha1有抑制作用,并且抑制作用随着甲醇浓度的增大而增强。酶动力学常数K_max和V_max分别为0.35 mmol/L和4.2μmol/(mg·min)(R²=0.999)。Ea Rha1能催化水解新橙皮苷、柚皮苷和芦丁。【结论】通过对重组蛋白Ea Rha1酶学性质的研究,确定了该蛋白对黄酮类化合物的水解特性,为黄酮类化合物的生物转化奠定了理论基础。     

木麻黄凋落物化学成分及其生物活性的研究

利用多种柱色谱和高效液相色谱相结合的方法从木麻黄(Casuarina equisetifolia)凋落物的乙酸乙酯提取物中分离得到7个单体化合物,通过波谱分析结合理化性质鉴定化合物结构分别为:3β-(p-hydroxy-trans-cinnamoyloxy)olean-12-en-28-oicacid(1),3-O-(E)-coumaroylerythrodiol(2),casuarmondtol(3),alnusdiol(4),山柰酚-3-O-α-L-鼠李糖苷(5),4″-反-香豆酰基-山柰酚-3-O-α-L-鼠李糖苷(6),山柰酚(7),其中化合物3、4、6和7为首次从该植物中分离得到。分别采用MTT法、Ellman法和PNPG法对单体化合物的体外细胞毒活性、乙酰胆碱酯酶抑制活性和α-糖苷酶抑制活性进行测试,测试结果表明,化合物1和6具有细胞毒活性,化合物1~4和6具有乙酰胆碱酯酶抑制活性,化合物1和3~5具有α-糖苷酶抑制活性。     

滇重楼地上部分的甾体皂甙

从滇重楼Paris polyphylla Sm. var. yunnanensis (Fr.) H-M.地上部分分离得到3个甾体皂甙,经光谱测定和化学降解证明其化学结构分别为:偏诺皂甙元3O-α-L-鼠李吡喃糖基(1→2)〔α-L-鼠李吡喃糖基(1→4))-β-D-葡萄吡喃糖甙(A);孕甾-5,16-二烯-3β-醇-20-酮,3β-O-α-L-鼠李吡喃糖基(1→2)〔α-L-鼠李吡喃糖基(1→4)〕-β-D-葡萄吡喃糖甙(B);孕甾-5,16-二烯-3β-醇-20-酮,3β-O-α-L-鼠李吡喃糖基(1→2)〔α-L-鼠李吡喃糖基(1→4)-α-L-鼠李吡喃糖基(1→4)〕-β-D-葡萄吡喃糖甙(C)。甙A、B和C在滇重楼根中尚未发现,甙C系首次从重楼属植物中获得,而甙A具有止血的活性。     

滇产植物皂素成分的研究——Ⅵ.滇重楼皂甙(2)

从滇重楼干根粉中分离出三个甾体皂甙,鉴定为薯芋皂甙元-3-O-α-L-鼠李吡喃糖(1→2)-β-D-葡萄吡喃糖甙V,偏诺皂甙元-3-O-α-L-鼠李吡喃糖(1→2)-β-D-葡萄吡喃糖甙Ⅵ,偏诺皂甙元-3-O-α-L-鼠李吡哺糖(1→4)-α-L-鼠李吡喃糖(1→4)-〔α-L-鼠李吡喃糖(1→2)〕-β-D-葡萄吡喃糖甙Ⅶ.皂甙Ⅵ和Ⅶ已显示出有趣的生理活性。     

狗脊化学成分及抑制乙酰胆碱酯酶生物活性研究北大核心CSCD

采用多种分离方法从狗脊(Woodwardia japonica)乙醇提取物中分离纯化出7个化合物,经现代波谱分析将它们的结构分别鉴定为3-O-[6’-O-(9Z-二十碳酰)-β-D-葡萄糖酰]-谷甾醇(1)、β-谷甾醇-3-O-α-L-(6’-O-正十六酰基)-葡萄糖苷(2)、β-谷甾醇(3)、狗脊酸(4)、胡萝卜苷(5)、山柰素-3-O-α-L-鼠李糖基-7-O-α-L-鼠李糖苷(6)和山柰素-3-O-α-L-(4-O-乙酰基)-鼠李糖基-7-O-α-L-鼠李糖苷(7)。其中化合物1的结构还未见报道。乙酰胆碱酯酶抑制活性测试表明化合物4具有一定抑制乙酰胆碱酯酶活性。     

黑曲霉a-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株。用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理, 用透明圈法初筛出的菌株中, 产量提高40%以上的突变菌株占11%; 用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226, 摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL, 比出发菌株提高了22.7%。对该高产突变株进行5 L罐发酵实验, 发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL。用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株, 不仅具有较高的筛选效率, 还具有良好的准确性。     

滇产植物皂素成分的研究——Ⅷ.禄劝花叶重接的甾体皂甙

从禄劝花叶重楼Paris Luquanensis H.Li.的干燥根中分离鉴定了二个甾体皂甙:甙Ⅰ称重楼甙H,其化学结构为偏诺皂甙元-3-O-α-阿拉伯呋喃糖(1←4)-[α-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖甙;甙Ⅱ为偏诺皂甙元-3-O-α-L-鼠李吡喃糖(1→4)-α-L-鼠李吡喃糖(1→4)-α-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖甙,即我们从滇重楼中分得的重楼甙Ⅶ。二者均具有很有趣的生理活性。此外,从该种植物中还分得胡萝卜甙及β-蜕皮激素。     

黑曲霉α-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株.用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理,用透明圈法初筛出的菌株中,产量提高40%以上的突变菌株占11%;用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226,摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL,比出发菌株提高了22.7%.对该高产突变株进行5 L罐发酵实验,发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL.用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株,不仅具有较高的筛选效率,还具有良好的准确性.     

狗脊化学成分及抑制乙酰胆碱酯酶生物活性研究

采用多种分离方法从狗脊(Woodwardia japonica)乙醇提取物中分离纯化出7个化合物,经现代波谱分析将它们的结构分别鉴定为3-O-[6’-O-(9Z-二十碳酰)-β-D-葡萄糖酰]-谷甾醇(1)、β-谷甾醇-3-O-α-L-(6’-O-正十六酰基)-葡萄糖苷(2)、β-谷甾醇(3)、狗脊酸(4)、胡萝卜苷(5)、山柰素-3-O-α-L-鼠李糖基-7-O-α-L-鼠李糖苷(6)和山柰素-3-O-α-L-(4-O-乙酰基)-鼠李糖基-7-O-α-L-鼠李糖苷(7)。其中化合物1的结构还未见报道。乙酰胆碱酯酶抑制活性测试表明化合物4具有一定抑制乙酰胆碱酯酶活性。     

叶下珠中黄酮类化学成分及其生物活性

利用色谱分离方法与现代波谱分析技术,对叶下珠乙酸乙酯提取物的化学成分进行了系统的研究。从中分离鉴定了14个黄酮类化合物,分别为槲皮素-3-(4"-O-乙酰基)-O-α-L-鼠李糖-7-O-α-L-鼠李糖苷(1)、槲皮素-7-O-α-L-鼠李糖苷(2)、槲皮素-3-O-α-L-鼠李糖苷(3)、槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷(4)、芸香甙(5)、槲皮素(6)、山柰酚(7)、山柰酚-3-O-α-L-鼠李糖苷(8)、木犀草素(9)、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷(10)、蒙花苷(11)、山柰酚-3-O-β-芸香糖苷(12)、柚皮苷(13)、橙皮苷(14)。除5~7外的所有化合物均从该植物中首次分离。对分离所得的化合物进行了体外细胞毒和抗氧化活性测试,结果显示化合物6、9和10表现出一定的细胞毒活性,所有化合物均具有不同程度的抗氧化活性。     

糖苷酶在人参皂苷转化中的应用

人参皂苷是人参中的主要活性成分。人参皂苷中含量较高的主要成分如Rb1、Rb2、Rc、Rd、Rg1和Re均是在人参皂苷的苷元原人参二醇(APPD)或苷元原人参三醇(APPT)上加上不同数量的葡萄糖基、阿拉伯糖基、木糖基或鼠李糖基等糖基形成的。这些主要人参皂苷脱去部分或全部的糖基的产物具有更强的生物活性及更好的人体吸收率。去除糖基的产物如Rg3、Rh2、化合物K(C-K)、F2、Rh1、Rg1、APPD、APPT在天然人参中不存在或含量极低,因此也被称为稀有人参皂苷。稀有人参皂苷可以通过糖苷酶水解主要人参皂苷获得。已报道的具备人参皂苷水解活力的糖苷酶有β-葡萄糖苷酶、α-L-阿拉伯吡喃糖苷酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、β-半乳糖苷酶及β-木糖苷酶。我们简要综述近5年来糖苷酶用于制备稀有人参皂苷的研究进展。     

罗汉果叶的化学成分研究

为了解罗汉果(Siraitia grosvenorii(Swingle)C.Jeffrey)中的化学成分,利用溶剂萃取和色谱分离手段,从罗汉果叶中分离得到9个化合物。通过光谱分析,分别鉴定为:山奈酚-3,7-O-α-L-二鼠李糖苷(1)、山奈酚-3-O-α-L-鼠李糖苷(2)、阿魏酸(3)、4′-甲氧基二氢槲皮素(4)、大黄素(5)、芦荟大黄素(6)、槲皮素(7)、山奈酚(8)、山奈酚-7-O-α-L-鼠李糖苷(9),其中化合物3~6为首次从罗汉果叶中分离得到。     

西南远志中一个新的三萜皂苷北大核心CSCD

从西南远志根中分离得到3个齐墩果酸型皂苷类化合物,根据理化性质和波谱数据鉴定其结构分别为3-O-β-D-葡萄糖基presenegenin 28-O-α-L-阿拉伯糖基-(1→3)-β-D-木糖基-(1→4)-[β-D-芹糖基-(1→3)]-α-L-鼠李糖基-(1→2)-[β-D-葡萄糖基-(1→3)]-[4-O-(E/Z)-3″,4″,5″-三甲氧基肉桂酰基]-β-D-岩藻糖基酯(1)、3-O-β-D-葡萄糖基presenegenin 28-O-β-D-木糖基-(1→4)-α-L-鼠李糖基-(1→2)-[α-L-鼠李糖基-(1→3)]-[4-O-(E/Z)-对甲氧基肉桂酰基]-β-D-岩藻糖基酯(2)和3-O-β-D-葡萄糖基presenegenin 28-O-α-L-阿拉伯糖基-(1→4)-β-D-木糖基-(1→4)-[β-D-芹糖基-(1→3)]-α-L-鼠李糖基-(1→2)-[4-O-(E/Z)-对甲氧基肉桂酰基]-[α-L-鼠李糖基-(1→3)]-β-D-岩藻糖基酯(3),其中化合物1为新化合物,化合物2和3首次从该植物中分离得到。