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热解纤维素菌属F32中乙酰木聚糖酯酶Axe7的表征
引用本文:韩文杰,苏航,Md Abu Saleh,张培玉,李福利,吕明. 热解纤维素菌属F32中乙酰木聚糖酯酶Axe7的表征[J]. 微生物学通报, 2017, 44(5): 1056-1064
作者姓名:韩文杰  苏航  Md Abu Saleh  张培玉  李福利  吕明
作者单位:1. 青岛大学环境科学与工程学院 山东 青岛 266071;2. 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 山东 青岛 266101,2. 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 山东 青岛 266101,2. 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 山东 青岛 266101,1. 青岛大学环境科学与工程学院 山东 青岛 266071,2. 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 山东 青岛 266101,2. 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 山东 青岛 266101
基金项目:山东省自然科学杰出青年基金项目(No. JQ201507);国家自然科学基金项目(No. 31400060);山东省科技重大专项(新兴产业) (No. 2015ZDXX0403A01)
摘    要:【目的】从嗜热厌氧微生物热解纤维素菌属F32(Caldicellulosiruptor sp.F32)菌株中鉴定出可水解木聚糖侧链乙酰基团的脂酶。【方法】通过基因组序列注释、比对以及蛋白结构预测的方法,发现一个潜在的脂酶7家族的(CE-7)乙酰木聚糖脂酶Axe7。利用基因克隆、质粒构建以及在大肠杆菌中表达目标蛋白并纯化等实验方法,获得了该酶的重组蛋白。【结果】以4-甲基乙酸伞形酯(4-Methylumbelliferyl-acetate)作为底物时,该酶的最适反应p H在6.5-7.0之间,最适反应温度为85°C,在最适的温度和p H条件下,Axe7活性半衰期(Half-life)超过4 h。在不同金属离子(1.5 mmol/L)存在下,Axe7活性可保持为最适反应酶活的(66.3±4.6)%-(95.7±2.3)%之间,说明金属离子对其酶活有一定的影响。通过测定酶动力学发现Axe7的Km和kcat值分别为0.39 mmol/L和66.95 s-1。【结论】从高温厌氧微生物中发现并表征一个热稳定性良好的乙酰木聚糖脂酶,为木质纤维素的高温糖化和生物炼制提供了一个可工业化的潜在选择。

关 键 词:乙酰基,木聚糖,脂酶,热稳定性

Characterization of an acetyl xylan esterase Axe7 from Caldicellulosiruptor sp. F32
HAN Wen-Jie,SU Hang,Md Abu Saleh,ZHANG Pei-Yu,LI Fu-Li and LU Ming. Characterization of an acetyl xylan esterase Axe7 from Caldicellulosiruptor sp. F32[J]. Microbiology China, 2017, 44(5): 1056-1064
Authors:HAN Wen-Jie  SU Hang  Md Abu Saleh  ZHANG Pei-Yu  LI Fu-Li  LU Ming
Affiliation:1. College of Environmental Science and Engineering, Qingdao University, Qingdao, Shandong 266071, China; 2. Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, CAS, Qingdao, Shandong 266101, China,2. Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, CAS, Qingdao, Shandong 266101, China,2. Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, CAS, Qingdao, Shandong 266101, China,1. College of Environmental Science and Engineering, Qingdao University, Qingdao, Shandong 266071, China,2. Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, CAS, Qingdao, Shandong 266101, China and 2. Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, CAS, Qingdao, Shandong 266101, China
Abstract:[Objective] A thermostable acetyl xylan esterase (Axe) was identified from a thermophilic bacterium Caldicellulosiruptor sp. F32. [Methods] Based on genome annotation, protein blast, and protein structural prediction, a family-7 carbohydrate esterase (Axe7) was found. After gene cloning, plasmid construction, protein expression and purification in Escherichia coli, the recombinant protein Axe7 was produced. [Results] On the substrate of 4-Methylumbelliferyl-acetate (4-MUA), the optimal pH of Axe7 was between 6.5 and 7.0, the optimal temperature was 85 °C, and the half-life of Axe7 under the optimal condition was more than 4 hours. By incubation with 1.5 mmol/L different metal ions, the retained activities of Axe7 were between (66.3±4.6)% and (95.7±2.3)%, suggesting the effect of metal ions on enzyme activity. The results of enzyme kinetics showed that the Km of Axe7 was 0.39 mmol/L and kcat was 66.95 s?1. [Conclusion] Our findings provide a potential enzyme for the biorefinery industry.
Keywords:Acetyl   Xylan   Esterase   Thermostability
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