极耐热性阿拉伯糖苷酶在木糖制备中的应用

阿拉伯糖苷酶作为木聚糖降解的限速酶之一,在植物残体的生物转化、食品加工、饲料工业以及纸浆漂白中具有广泛的应用潜力。实验中选择pET—28a作为表达载体,优化核糖体结合位点RBS与起始密码子ATG间距离,使来自海栖热袍菌(Thermotoga maritima)极耐热性阿拉伯糖苷酶得到高效表达,重组酶蛋白经一步热处理后纯度达到90%以上;木聚糖酶解试验结果表明,阿拉伯糖苷酶和木聚糖酶间存在协同作用;阿拉伯糖苷酶与木聚糖酶和β-木糖苷酶联合水解木聚糖能明显提高酶解产物中木糖含量,因此,开发极耐热性阿拉伯糖苷酶在酶法制备木糖中的应用具有重要的经济效益和社会效益。     

极耐热内切葡聚糖酶Cel12B的高效表达

海栖热袍菌 Thermotoga maritima 是嗜极端高温的厌氧细菌,其产生的极耐热葡聚糖酶具有很好的热稳定性和潜在的可观工业用途。但嗜高温菌基因在大肠杆菌中表达水平较低,T．m 内切葡聚糖酶 Cel12B 基因带有信号肽,应用在线预测分析,通过 PCR 方法分别克隆 Cel12B 完整基因和不带信号肽基因至 pET-20b 载体, 构建重组质粒 pET-20b-Cel12B 和 pET-20b-Cel12B-WS,转化至大肠杆菌 JM109DE3诱导表达后,分析酶活,结果表明去除信号肽重组菌单位酶活是未去除信号肽重组菌11倍多。     

耐热木聚糖酶和葡萄糖醛酸苷酶的共表达及应用

目的：提高海栖热袍菌（Thermotoga maritima MSB8）来源的木聚糖酶XynB和α-葡萄糖醛酸苷酶AguA生产效率并降低生产成本。方法：利用基因重组技术将海栖热袍菌的XynB和AguA基因置于不同表达盒下构建共表达载体pET-20b-xynB-aguA和pET-28a-xynB-aguA,分别转化大肠杆菌Escherichia coli JM109（DE3）进行诱导表达,获得双酶混合物进而水解桦木木聚糖及玉米芯。结果：重组菌E. coli JM109（DE3）/pET-28a-xynB-aguA比E. coliJM109（DE3）/pET-20b-xynB-aguA产酶更具优势,在LB培养基中诱导培养8 h,XynB和AguA的产量分别达到7.6 U/mL和0.5 U/mL,在TB培养基中培养,XynB可达到10.27 U/mL,AguA为1.5 U/mL。在80 ℃水解条件下,双酶比单一木聚糖酶能够更彻底降解桦木木聚糖,所得酶解液中木二糖的含量和纯度更高;从还原糖释放量及电子显微镜观察可以看出双酶液对农副产品玉米芯具有良好的降解作用。结论：XynB和AguA基因（T. maritima）的克隆共表达具有可行性,并且在生物转化、食品工业和饲料生产等领域具有潜在应用前景。     

β-木糖苷酶的研究进展

可再生半纤维素的主要成分木聚糖降解为单体木糖的过程需要一系列酶的共同参与。内切木聚糖酶和木糖苷酶是该降解过程中最重要的两种酶。该文主要阐述了不同来源和种类的β-木糖苷酶之间的差异性,β-木糖苷酶研究方向的展望,以及在农工业资源再利用,食品添加剂,纤维饲料,饮料和造纸工业等方面的应用。为系统性地研究木聚糖酶系协同作用提供了参考,为在分子调控机制方面研究β-木糖苷酶的合成与表达提供方向,为工业化应用β-木糖苷酶提供指导。     

小麦麸皮内源性β-木糖苷酶酶活测定及酶学性质

以PNP-β-xylopyranoside为底物确定小麦麸皮内源性β-木糖苷酶的酶活力测定条件,并对β-木糖苷酶的酶学性质进行研究。试验确定酶活测定条件为底物浓度1mg/mL,提取液pH 5。木糖苷酶的酶学性质:最适反应温度为60℃,在20~50℃时稳定性好,保温60min后其活力可保持在70%以上,最适pH值为5,在pH值5~6时对木糖苷酶的破坏力相对较小,保温60 min后其活力仍可保持在80%以上。动力学参数Km和Vmax分别为4.518mg/mL,0.392μmol/(min·g)。通过对4种小麦麸皮酶活力进行测定发现:细麸中的β-木糖苷酶活性均高于粗麸,粗麸中郑麦8998的木糖苷酶酶活最大,细麸中花培8号小麦木糖苷酶活性最大。     

利用玉米芯木聚糖酶法制备低聚木糖的研究

该文采用源于Thermotoga maritima的木聚糖酶基因工程菌JMl09(DE3)／pET-20b-xynB制备木聚糖酶液，试验结果表明，工程菌产木聚糖酶的最佳诱导条件：诱导剂乳糖浓度为25mmol／L；诱导时间为6h。酶法制备低聚木糖时，采用3％～5％的底物浓度和11．25U／g的酶用量较为适宜。TLC检测海栖热袍菌木聚糖酶水解玉米芯木聚糖的酶解产物主要为木二糖和木三糖。     

海栖热袍菌磷酸戊糖变位酶基因克隆表达及发酵条件优化

目的从嗜热微生物海栖热袍菌中克隆磷酸戊糖变位酶基因,实现其在大肠杆菌中的表达。方法以海栖热袍菌基因组DNA为模板,利用PCR技术扩增获得编码磷酸戊糖变位酶蛋白基因(ppm),连接到具有T7强启动子的p ET-32a质粒中,构建重组工程菌E.coli BL 21(DE3){p ET-32a-Tmppm}。通过Plackett-Burman设计、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验方法优化工程菌发酵条件,构建回归方程。结果双酶切鉴定、测序分析和十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)证实海栖热袍菌磷酸戊糖变位酶基因可在工程菌中表达。最佳发酵条件为诱导种龄0.6,诱导温度22.5℃,诱导时间13 h,异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度0.45 mmol/L,培养基初始p H 7.6,接种量2.25%。结论发酵条件优化后磷酸戊糖变位酶表达量大幅提高。实验结果为该酶的性质研究和应用提供了支撑。     

连接肽对β-木糖苷酶HJ14GH43热适应性的影响

为揭示连接肽对β-木糖苷酶热适应性的影响机制,本文通过替换β-木糖苷酶HJ14GH43的连接肽序列获得突变子MutLK10,利用大肠杆菌BL21 (DE3)对其进行重组异源表达。表达后对MutLK10纯酶进行酶学特性和蛋白质结构分析。结果表明:突变酶MutLK10的最适温度为20 ℃,相比野生酶HJ14GH43降低5 ℃。突变酶MutLK10在20 ℃和10 ℃下处理60 min后分别保持约28%和69%的相对酶活,而野生酶HJ14GH43在20 ℃和10 ℃下处理60 min后分别保持约70%和88%的相对酶活。突变酶的最适温度和热稳定性与野生酶相比均降低。野生酶和突变酶的连接肽是位于蛋白质表面的一段无规则卷曲区域。蛋白质结构分析表明:突变后该区域内的负电势面积增大,由此带来的是该区域内亲水性的增加。结论:增大连接肽中的酸性氨基酸比例,使β-木糖苷酶通过增加表面负电势面积来竞争水合作用,从而增加酶与溶剂的相互作用并最终使酶能适应低温环境。本研究结果可为β-木糖苷酶及其它类型酶的热适应性改性研究提供参考。     

草菇β-木糖苷酶活性及其编码基因xyl的转录表达研究

本研究首先对草菇β-木糖苷酶编码序列Xyl进行了生物信息学分析,然后以对硝基木糖苷为底物测定了不同菌株中的木糖苷酶活性,并进一步比较了木糖苷酶基因xyl在草菇不同菌株中的相对表达量。结果表明:Xyl属于糖苷水解酶第43家族,由534个氨基酸残基组成,预测分子量为58.82ku,等电点为4.99;系统进化树分析表明,Xyl的氨基酸序列与木腐菌相似性较高,最高值达到61%,且草菇与木腐菌黄孢原毛平革、毛韧革菌等亲缘关系较近,但与同为草腐菌的灰盖鬼伞遗传距离较远;草菇不同菌株的β-木糖苷酶活性测定结果显示,Vb1的β-木糖苷酶活性最高,0229的β-木糖苷酶活性与A8之间无显著性差异;Real-time PCR结果显示,Vb1的xyl基因相对表达量也最高,三个菌株的xyl基因相对表达量依次为Vb1>A8>0229。     

高产糖苷酶非酿酒酵母菌株筛选、鉴定及其发酵过程中酶活性变化

为探究发酵过程中本土非酿酒酵母菌株的发酵能力和糖苷酶活性,利用WL培养基、七叶苷培养基从宁夏贺兰山东麓产区自然发酵的葡萄汁中初步分选非酿酒酵母菌株;通过对硝基苯酚法测定β-D-葡萄糖苷酶、β-D-木糖苷酶、α-L-鼠李糖苷酶和α-L-阿拉伯糖苷酶活性,比较筛选高产糖苷酶菌株;并在模拟葡萄汁发酵过程中动态监测菌株的生长动力学和糖苷酶活性。结果表明：经26S rDNA的D1/D2区鉴定为Hanseniaspora opuntiae、Metschnikowia pulcherrima、3 株Hanseniaspora uvarum、Torulaspora delbrueckii共6 株非酿酒酵母菌株具有较高的糖苷酶活性,且不同菌株间表现出一定差异性。在发酵过程中,T. delbrueckii表现出较好的发酵能力和最大的糖苷酶累积活性（94.10～127.70 mU/mL）,是对照菌株的1.96～2.30 倍;供试菌株M. pulcherrima具有较高的α-L-鼠李糖苷酶和α-L-阿拉伯糖苷酶活性;H. opuntiae和H. uvarum-3表现出高水平β-D-木糖苷酶和α-L-阿拉伯糖苷酶活性。本研究优选的本土非酿酒酵母具有较高的糖苷酶活性,具有葡萄酒增香酿造的应用潜力。     

在酿酒酵母中共表达sXYLA和XKS1及木糖发酵的初步研究

为改善重组酵母发酵木糖生产乙醇的能力,将定点突变改造后的Thermus thermophilus木糖异构酶基因sXYLA克隆到酵母表达载体pYX212并用于转化酸酒酵母Saccharomyces cerevisiae YPH499进行表达研究。酶活检测表明,改造后的木糖异构酶活性是未改造的1.91倍。在此基础上将改造后具有良好特性的木糖异构酶基因sXYLA和来自酸酒酵母的木酮糖激酶基因XKS1耦联,构楚得到重组表达质粒pYX-sXYLA- XKS1,在酿酒酵母YPH499中实现组成型共表达。结果表明,在84 h时重组菌发酵液酶活达到最高,木糖异构酶为0.624 U/mg蛋白,木酮糖激酶为0.688 U/mg蛋白。以葡萄糖和木糖为混合碳源初步进行半通氧发酵,代谢产物分析表明酸酒酵母重组菌木糖的消耗为4.75 g/L,乙醇的产量为0.839 g/L,分别比出发菌提高20.9%和14.8%,为酿酒酵母利用木糖发酵乙醇奠定基础。     

小麦麸皮内源性β-木糖苷酶的酶学特性

以硝基苯酚-木糖苷为底物,在底物浓度为1 mg／ml ,提取液pH值为5的条件下,测定了小麦麸皮内源性β-木糖苷酶的酶活力,并对4种小麦麸皮内源性β-木糖苷酶的酶学特性进行了比较。结果表明：不同品种小麦麸皮内源性β-木糖苷酶的酶活力不同,同种小麦的粗麸皮和细麸皮中的内源性β-木糖苷酶的酶活力也不同;细麸皮中β-木糖苷酶的酶活力均高于粗麸皮中β-木糖苷酶酶活力,粗麸皮中郑麦8998的β-木糖苷酶酶活力最大,细麸皮中花培8号小麦β-木糖苷酶酶活力最大;郑麦8998、花培8号、郑麦366、郑麦90234种小麦粗麸皮内源性β-木糖苷酶的最适反应温度分别为60、50、50和60℃;最适反应pH值均为5;花培8号和郑麦366两种小麦粗麸皮内源性β-木糖苷酶在20～50℃范围内,酶活力稳定性较好,而郑麦8998和郑麦9023两种小麦粗麸皮内源性β-木糖苷酶在20～60℃范围内,温度对β-木糖苷酶的酶活力影响较小;4种小麦粗麸皮内源性β-木糖苷酶在pH值为5～6时,酶活力稳定性较好;Ca2＋、Co2＋促进β-木糖苷酶的酶活力,而Ag＋对β-木糖苷酶的酶活力有较强的抑制作用。     

β-木糖苷酶型非淀粉多糖酶对小麦的体外酶解及消化研究

以灭活内源酶的小麦为原料,测定添加β-木糖苷酶和其他非淀粉多糖(NSP)酶后小麦的分解效果,并采用单胃动物仿生消化系统模拟猪的胃肠道消化过程,观察小麦中添加β-木糖苷酶型NSP酶消化率的变化。结果表明,分解小麦产生还原糖效果以β-木糖苷酶和NSP酶组最佳,β-木糖苷酶和木聚糖酶组次之,单独添加木聚糖酶组效果最差;当β-木糖苷酶添加量达到16U/g小麦时,与NSP酶结合产出的还原糖量可达到最高,为28.16mg/g,与空白不加酶组相比,还原糖提升68.52%,酶解效果显著。模拟动物胃肠道消化过程也发现,NSP酶中加入β-木糖苷酶可使小麦干物质消化率和能量消化率进一步增长0.4%和0.5%左右,但这种提高与β-木糖苷酶剂量高低无关。     

Aspergillus ficuum内切菊粉酶基因在大肠杆菌中表达

研究内切菊粉酶基因在大肠杆菌中表达,利用基因工程的原理和方法,将来源于Asper-gillus ficuum JNSP5-06的内切菊粉酶基因(endoI)克隆到pET-28a(+),并在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达。重组菌经IPTG诱导后对表达产物进行酶活检测和酶水解产物分析。结果表明已成功构建表达载体pET28a-endoI,表达后的粗酶活为35 U/mL发酵液;重组酶水解菊粉的产物经TLC分析证实酶液具有内切菊粉酶活性,水解产物主要为低聚二糖、三糖和四糖。为其应用和工业化生产奠定基础。     

热稳定性α-阿拉伯糖苷酶/木糖苷酶的纯化

α 阿拉伯糖苷酶 /木糖苷酶对来源于被子植物的木聚糖类半纤维素的生物降解和转化是必不可少的。文中首次报道了国内对该酶的研究。α 阿拉伯糖苷酶 /木糖苷酶的基因工程菌在发酵罐中以LB为基质进行生长 ,以乳糖为诱导剂 ,所产生的α 阿拉伯糖苷酶 /木糖苷酶在 70℃热处理 3 0min后、经DEAE Sephacel阴离子柱层析、金属Ni2 + 的亲和层析等提纯步骤 ,达到了电泳纯 ,提纯倍数为 49 3倍 ,收率为 2 0 4%。SDS PAGE法测定α 阿拉伯糖苷酶/木糖苷酶的分子质量为 85ku ,与理论推算值相吻合     

易错PCR定向进化大幅度提高极耐热β-葡聚糖酶的活性

采用易错PCR方法对来自于极耐热海栖热袍菌的内切葡聚糖酶Cel1B进行定向进化。携带有Cel12B基因的重组质粒pET-20b-Cel12B在固定Mn2+浓度下,通过使用不同浓度的Mg2+优化易错PCR条件,产物构建成pET-20b-Mu-Cel12B重组子,并建立突变体文库,重组子经改进的刚果红平板法筛选,通过透明圈的大小获得了酶活性大幅度提高的突变体3个,突变基因经诱导后的酶活力分别是在同样条件下诱导获得的亲本酶的2.1倍、3.2倍和3.7倍。     

基于序列比对分析木聚糖1,4-β-木糖苷酶结构差异和分子进化规律

木聚糖1,4-β-木糖苷酶（EC 3.2.1.37）是一种外切水解酶,近年来该酶在工业上的使用越来越广泛,目前对于木聚糖1,4-β-木糖苷酶结构的研究相对缺少。为了分析木聚糖1,4-β-木糖苷酶的进化关系以及结构差异,利用MEGA X 10.1.8进行木聚糖1,4-β-木糖苷酶基因序列多序列比对,构建系统进化树,结果分析显示木聚糖1,4-β木糖苷酶可分为两大类,从中筛选出12条代表性序列进行氨基酸序列多序列比对,发现只有15个较保守位点,在进化上呈现不保守的特点。利用生物信息学工具预测分析12条序列对应的酶的理化性质、信号肽,预测结果表明所有酶都表现为亲水性,有胞内与胞外两种分泌方式。利用Modeller 9.24以及Phyre 2进行三级结构建模,根据建模结果木聚糖1,4-β-木糖苷酶分为β-折叠桶、碗状结构、（α/β）8桶状结构三种代表性结构,利用分子对接辅助结合口袋大小计算,推测底物的大小对其特征结构的形态存在一定程度的影响。基于木聚糖1,4-β-木糖苷酶结构规律的研究,可以精确设计点突变,降低盲目性,获得需要的理化性质,为木聚糖1,4-β-木糖苷酶的改造提供生物信息学指导,其次为进一步的木聚糖1,4-β-木糖苷酶结构与功能关系研究提供基础,进一步拓宽对木聚糖1,4-β-木糖苷酶在食品、医药等领域应用。     

发芽处理对小麦面粉中内源性β-木糖苷酶的影响

为研究发芽对小麦面粉中β–木糖苷酶及阿拉伯木聚糖(AX)的影响,以发芽小麦的面粉(包括皮磨粉和心磨粉)为原料,测定发芽后β–木糖苷酶和AX的变化,研究面团的流变学特性,及其与面粉理化指标间的相关性。结果表明:小麦发芽的时间越长,β–木糖苷酶的活力呈先升高后降低的趋势;发芽小麦面粉中水溶性阿拉伯木聚糖(WE–AX)随发芽时间的延长含量逐渐升高,水不溶性阿拉伯木聚糖(WU–AX)含量降低,总AX呈现略微下降的趋势;发芽时间越长,面团的拉伸阻力越小,且皮磨粉低于心磨粉;发芽时间与β–木糖苷酶活性、WE–AX含量和延展性呈高度正相关,与总AX含量、WU–AX含量、灰分含量、拉伸阻力具有较好的负相关性;β–木糖苷酶活性与面团延展性高度正相关,与总AX、WU–AX、出粉率、拉伸阻力呈显著负相关(ρ0.01)。     

嗜热木聚糖酶的克隆表达及其在酶解生产低聚木糖中的应用

目的:为了获得一种耐高温的木聚糖酶,并对其生物特性进行表征,使其能够更有效地应用于低聚木糖的制备。方法:首先通过生物信息学分析,确定来自厌氧孢子菌Caldicellulosiruptor saccharolyticus DSM 8903的木聚糖酶(CsXynB)基因序列,然后扩增CsXynB基因,以pET-20b为载体,构建重组质粒,将其转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中表达,重组酶通过热处理和镍柱亲和层析纯化获得纯酶,将纯酶用于后续酶学性质和降解木聚糖的研究。结果:通过生物信息学方法研究表明,CsXynB属于糖苷水解酶第10家族。CsXynB的最适反应温度为80℃,最适反应pH为6.5。在65℃以内,pH为5.5~7.5的条件下重组木聚糖酶的稳定性较高。以榉木木聚糖为底物时,CsXynB的K_m,V_max和K_cat值分别为1.8 mg/mL,46.0 U/mg和60.7 s-1。在65℃、pH6.5条件下,以榉木木聚糖为底物,木聚糖酶CsXynB反应1 h,生成的低聚木糖的主要成分为木二糖和木三糖。结论:CsXynB是一种极具特点的耐高温木聚糖酶,可以催化水解木聚糖生成高含量的木二糖和木三糖,在生产低聚木糖的应用中具有潜在价值。     

乳源抗高血压七肽串联基因的合成及表达

分析了抗高血压肤结构和功能之间的关系,人工合成具有较高活性的抗高血压肽基因序列,并进一步串联为11拷贝抗高血压肽,克隆至表达载体pET-32b(+)上并转化宿主茵BL21.重组茵经诱导培养、细胞破碎,表达蛋白经胰蛋白酶酶解,测定酶解产物抑制ACE酶活性.表达蛋白的胰蛋白酶酶解产物抑制ACE酶活性达到77.23%.成功合成了串联的11拷贝抗高血压七肽基因,并实现了其在大肠杆菌中的高效表达,表达蛋白的胰蛋白酶酶解产物具有抗高血压肽活性.