新型碱性低分子量β-葡萄糖苷酶基因的分离与酶学性质研究

目的:获得新型β-葡萄糖苷酶编码基因,并对其表达产物进行酶学性质研究。方法:采用宏基因组学方法提取兔盲肠内微生物总DNA,构建DNA文库,通过筛选培养基获得产β-葡萄糖苷酶的克隆,测序获得其插入基因序列,氨基酸多重序列比对分析其序列特征,并用DNS显色法测定表达产物在不同条件下的酶活力。结果:在文库中获得一个基因片段nglu07,能编码一个低分子量的β-葡萄糖苷酶。nglu07基因片段长180bp,编码60个氨基酸残基。与已提交的糖苷水解酶Ⅰ家族成员进行氨基酸多重序列比对表明nglu07具有预测的活性位点Glu4与底物结合位点Tyr47,其最适反应温度为50℃,最适pH为10.0,粗酶活为8.12U/mL。结论:成功获得一新型低分子量的碱性β-葡萄糖苷酶编码基因,其蛋白温度稳定性高,在pH4.0～11.0的环境中均能保持较高的酶活力,具有作为食品工业用酶以及碱性酶的潜力,尤其在食品饮料加工、棉织品生物整理、洗涤及废纸脱墨等工业方面具有一定的应用价值。     

广东客家娘酒发酵过程中产β-葡萄糖苷酶酵母菌的筛选及酶学性质研究

采用七叶苷分离培养基初筛、4-硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷（p-NPGal）显色法复筛的方法从广东客家娘酒发酵过程中的酒糟中筛选产β-葡萄糖苷酶能力较强的酵母菌,通过26S rDNA D1/D2区基因序列分析对其进行鉴定,并对其酶学性质进行分析。结果表明,获得1株产β-葡萄糖苷酶能力较强的假丝酵母Candida apicola kj_312。该菌株所产的β-葡萄糖苷酶具有较宽的底物特异性,最适底物为对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷;最适反应温度为60 ℃,在25～65 ℃范围内,相对酶活力＞50%;最适pH值为4.5,在pH值为4.0～7.0酸性范围内,相对酶活力＞80%;1 mmol/L的Ca2+、Mn2+、Zn2+和Fe2+及100 mmol/L的Ca2+、Zn2+和Fe2+能显著提高酶活力。     

茶树单宁酶的原核表达及酶学性质表征

基于大肠杆菌的密码子偏好性，对茶树单宁酶基因CsTanA碱基进行优化，基因优化后GC含量为51.9%，密码子适应指数为0.8，优化前后基因序列的一致性为77.8%，以pET-30a为表达载体对优化基因进行重组表达及酶学性质分析。A600 nm约0.6的重组菌株以1 mmol/L的异丙基-β-D-硫代半乳糖苷在30 ℃诱导12 h，破碎上清液重组单宁酶rCsTanA比活力为0.35 U/mg，镍柱纯化后的rCsTanA比活力为1.53 U/mg，纯化倍数约为4.4。纯化重组单宁酶rCsTanA分子质量为39 kDa，其最适温度和最适pH值分别为40 ℃和7.0。不同金属离子浓度对酶活力的影响存在差异，在低浓度（1 mmol/L）条件下，K＋增强了rCsTanA 37.28%的酶活力，而Ag＋、Cu2＋和Fe3＋使该酶活力均丧失80%以上；而在高浓度（5 mmol/L）条件下，Cu2＋表现出完全抑制rCsTanA活性的特性。表面活性剂（十二烷基硫酸钠、吐温80和十六烷基三甲基溴化铵）和极性溶剂（甲醇、乙醇、丙三醇、异丙醇及丙酮）对rCsTanA活性具有较强抑制作用。本研究不仅实现了茶树单宁酶的表达和酶学性表征，同时也丰富了单宁酶资源，为植物单宁酶的进一步应用研究提供了必要的理论支撑。     

部分纯化小麦β-葡萄糖苷酶的酶学性质

进行了8个小麦品种中β-葡萄糖苷酶含量的测定,研究发现东农91-5992中β-葡萄糖苷酶含量最高.对东农91-5992中β-葡萄糖苷酶进行了提取、硫酸铵沉淀分离和酶学性质的研究.该酶被纯化了1.83倍.该酶反应的最佳温度为35℃,最佳pH为6.0;在pH值为6.0时和低于40℃较稳定;70℃时,酶活性基本全部丧失.1 mmol/L的Ba2 、Al3 、Ca2 、Mg2 、Cu2 和Zn2 对酶活无明显的抑制作用,1 mmol/L的Ag 使酶活力完全丧失.     

短小芽孢杆菌漆酶基因的克隆表达及重组漆酶降解黄曲霉毒素M1研究

为明确短小芽孢杆菌CotA漆酶的酶学性质,探究其在黄曲霉毒素M1降解中的应用潜力。经分析,短小芽孢杆菌E-1-1-1中cotA基因全长1 486 bp,编码495 个氨基酸,无信号肽序列,分子质量约为58 kDa。该重组漆酶最适反应温度为40 ℃,最适pH 4.0;Km为3.01 mmol/L,Vmax为0.795 mmol/（L·min）;金属离子和化学试剂会对酶活力造成不同程度影响,K＋、Na＋、乙醇和十二烷基硫酸钠对该酶有明显的抑制作用,抑制率分别为31.0%、13.6%、64.5%和100%,而Mn2＋和Zn2＋则表现出明显的促进作用,酶活力分别提高了33.0%和23.9%;该酶与牛奶中的黄曲霉毒素M1反应72 h后,黄曲霉毒素M1降解率为54.3%,毒性降低9.1%。结果表明,短小芽孢杆菌CotA漆酶作为黄曲霉毒素M1降解酶具有巨大的应用潜力。     

产β-葡萄糖苷酶真菌的筛选鉴定、纯化及酶学性质分析

经刚果红平板染色法从土样中筛选到3株产纤维素酶的真菌,通过对其β-葡萄糖苷酶活力的测定,选择一株相对活力较高的菌株进行菌种鉴定。在形态鉴定的基础上,通过内转录间隔区(ITS)序列构建系统发育树初步鉴定为米曲霉(Aspergillus oryzae),命名为giF-10。对米曲霉giF-10进行摇瓶发酵,经硫酸铵沉淀、Sephadex G-100凝胶层析、DEAE Cellulose 52离子交换层析进行纯化。得到纯化后的β-葡萄糖苷酶,比活力为40.84U/mg,分子质量约90kD;该β-葡萄糖苷酶最适温度为55℃;在30～50℃之间热稳定性好;最适pH值为4.5;pH4.0～6.0稳定性好;金属离子对酶活力具有一定的影响,Mn2+对酶具有较强的激活作用;Fe3+和Cu2+对β-葡萄糖苷酶活力有较强的抑制作用;该酶对水杨素和纤维二糖具有较强的底物特异性;β-葡萄糖苷酶对水杨素的动力学参数：Km为0.676mmol/L;对纤维二糖的动力学参数为：Km为2.906mmol/L。     

绿色木霉β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质

针对绿色木霉AS3.3711产生的β-葡萄糖苷酶组分,先后运用包括乙酸铵沉淀、透析、Sephadex G-150葡聚糖凝胶柱层析在内的一系列分离纯化技术对该纤维素酶进行纯化,得到β-葡萄糖苷酶纯化组分,并对该酶的酶学性质进行研究。纯化后酶液的蛋白质量浓度为8.12 mg/mL、酶活力为4.08 U/mL,纯化倍数达到18.48,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecylsulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE）测定分子质量为66.0 kD。绿色木霉β-葡萄糖苷酶在酸性条件下稳定性良好,最适pH值为5.0;在温度60～70 ℃能长时间保持较高酶活力,最适反应温度为60 ℃。金属离子中,Ca2+、Mg2+、K+对绿色木霉AS3.3711 β-葡萄糖苷酶活力起到促进作用,Ca2+促进作用最强;而Zn2+、Fe3+对该酶有抑制作用,Ag+、Cu2+、Hg2+重金属离子使β-葡萄糖苷酶几乎丧失了全部活性。     

一种新型β-葡萄糖苷酶基因的分析

宏基因组文库技术已经成为开发未知功能基因及其编码产物的有效途径。本研究采用β-葡萄糖苷酶的活性筛选策略,对所构建的土壤宏基因组文库进行筛选,得到了一个表达β-葡萄糖苷酶活性的阳性克隆。生物信息学分析表明该克隆所包含的外源DNA片断编码一个由151个氨基酸编码组成的多肽。BLASTx软件分析可能的ORF和GenBank数据库中的基因在DNA水平上没有任何相似性;在氨基酸水平上与一种来自于糖基水解酶蛋白家族4的β-葡萄糖苷酶的相似性为56％,同源性为41％。初步的酶学数据表明目标ORF是一种编码β-葡萄糖苷酶的新型基因。本研究工作对于深入挖掘土壤未培养微生物的β-葡萄糖苷酶基因资源具有重要实践意义。     

香菇中部分纯化β-葡萄糖苷酶的酶学性质

对β-葡萄糖苷酶的酶源进行了筛选,以求得到高产量、高稳定性的酶源。研究发现,香菇中β-葡萄糖苷酶含量较高。本论文对香菇中β-葡萄糖苷酶进行了提取、硫酸铵沉淀分离和酶学性质的研究,该酶被纯化了2.75倍。该酶反应的最佳温度为60℃,最佳pH为4.0;在pH为3.0～5.0和低于50℃时较稳定;80℃时酶活性基本丧失。1mmol/L的Ag 存在使酶活力完全丧失。10%的有机溶剂甲醇、乙醇、丙酮、2-丙醇等都明显抑制酶活性。     

木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质

研究了木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质。以缓冲液从木薯块根中获得粗提酶液,粗酶酶活力为9.37 U/g木薯干重;再分别通过丙酮沉淀、离子交换层析和凝胶过滤层析进行纯化,β-葡萄糖苷酶酶活力为1.14 U/g木薯干重,经纯化β-葡萄糖苷酶纯度提高了14.62倍,总活力回收率为12.14%,电泳测得其分子量约70 kDa。该酶米氏常数K_m为3.60 mmol/L,V_max为12.36μmol/(min·mg protein);其最适pH为7.0,pH在6.0～8.0之间有较好的稳定性;在40℃以内有良好稳定性,在4℃存放30 d酶活力剩余81.78%。Mn²⁺和K⁺对酶有一定的促进作用,Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Na⁺、尿素和SDS对酶没有显著影响(P>0.05),而Fe³⁺、F...     

高产酸性β-葡萄糖苷酶的优良本土酵母菌株筛选、鉴定及酶学性质分析

为获得高产酸性β-葡萄糖苷酶及对葡萄酒生境耐受性良好的本土非酿酒酵母菌株,该文从452株本土非酿酒酵母菌株中通过逐步分析菌株发酵力、耐受性、高产β-葡萄糖苷酶能力和粗酶液的酶学性质,筛选目标酵母菌株。结果表明,452株非酿酒酵母菌株中72 h的CO₂失重量>0.51 g/100mL的菌株有221株;高产β-葡萄糖苷酶的菌株34株;菌株GC204、NM218、ZC278、ZC287、BF345、BF370对葡萄糖、SO₂、酒精度和pH值均具有较好的耐受性,分别能耐受高糖350 g/L、酒精3%～6%（体积分数）、SO₂ 250 mg/L和低pH值2.5;其中菌株GC204、NM218、BF345均具有较高的β-葡萄糖苷酶活力,分别为54.34、49.5、46.42 mU/mL。酶学性质分析表明,菌株NM218和BF345中的β-葡萄糖苷酶最适反应温度为40℃,最适pH值为4.0;浓度为5 mmol/L的Zn²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe^3+<...     

蜜蜂α-葡萄糖苷酶的分离纯化及其酶学性质研究

本研究以蜜蜂腹部为材料,通过研磨进行组织破碎,然后硫酸铵沉淀、High Q离子交换层析、疏水作用层析和Superdex G-75凝胶层析,得到的α-葡萄糖苷酶在SDS-PAGE上呈单一蛋白质条带,分子量约为55kDa。以4-硝基苯-α-D-吡喃葡萄糖苷（PNPG）为底物,研究酶催化反应动力学,结果表明：α-葡萄糖苷酶的最适反应pH范围为5.0～6.0,而pH稳定性范围为5.0～10.0。该α-葡萄糖苷酶的热稳定性比较差。其最适反应温度范围在35～45℃内。Zn2＋、Mg2＋、Mn2＋和Fe2＋对α-葡萄糖苷酶有激活作用。而Cu^2＋和Co^2＋对α-葡萄糖苷酶有抑制作用。酶动力学参数Km和Vmax分别为0.183mmol/L和0.085μmol/min·mg。     

Bacillus altitudinis SYBC hb4碱性β-葡萄糖苷酶基因的克隆表达及酶学性质的研究

为获得耐碱性β-葡萄糖苷酶,进一步研究碱性β-葡萄糖苷酶的酶学性质。从实验室已有蜂蜜中筛选出一株耐碱性的高地芽孢杆菌Bacillus altitudinis SYBC hb4,根据Bacillus altitudinis SYBC hb4中β-葡萄糖苷酶(bglA)基因序列设计一对引物,通过PCR扩增技术,获得β-葡萄糖苷酶基因(bglA),将扩增后的bglA与质粒pColdII构建重组表达载体pColdII-bglA,并转化至大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中表达。重组表达的β-葡萄糖苷酶酶活可达12.40 U/mL;该重组β-葡萄糖苷酶最适反应温度为60℃;最适反应pH值为pH 8.0;5 mmol/L的Mg~(2+)可使酶活提高50%左右。本实验所获得的碱性β-葡萄糖苷酶比已报道的重组酶在碱性条件下稳定性更好。     

黑曲霉β-葡萄糖苷酶基因克隆及在毕赤酵母中分泌表达

为大规模制备β-葡萄糖苷酶,构建重组酵母工程菌,实现β-葡萄糖苷酶的分泌表达。根据已报道黑曲霉(Aspergillus niger)β-葡萄糖苷酶cDNA序列设计一对引物,采用RT-PCR扩增,获得黑曲霉β-葡萄糖苷酶基因(bgl)。构建了pMD-18T-bgl克隆载体,bgl亚克隆到质粒pPIC9K,构建表达载体pPIC9K-bgl。经BglⅡ线性化后电转入Pichia pastoris GS115,经过MD、YPD/G418平板筛选阳性克隆,获得分泌表达重组P.pastoris GS115的工程菌。用终体积分数1%的甲醇对其进行诱导表达,SDS-PAGE和酶活测定结果表明,重组毕赤酵母分泌了1个相对分子质量约90 000的蛋白质,与该酶基因产物的理论值一致。酶催化的最适温度为50℃,最适pH 5.5,其酶活达到38 U/mL,比已报导重组酶产酶水平有较大程度的提高。     

产β-葡萄糖苷酶酵母菌的分离鉴定及酶学特性

在葡萄酒自然发酵的初期,非酿酒酵母菌占主导地位,其产生的β-葡萄糖苷酶独特的水解活性,能够赋予葡萄酒特殊的香气。在新疆赤霞珠葡萄酒发酵过程中,通过对非酿酒酵母菌的采集与筛选,得到1株产β-葡萄糖苷酶能力较强的菌株;紫外-微波复合诱变后,酶活力增加1.81倍;经26S r RNA基因序列分析,鉴定为克鲁维毕赤酵母,并命名为XYN086(P.kluyveri XYN086);酶学性质研究表明:该菌株所产β-葡萄糖苷酶最适pH为6.0,在pH 6.0~8.0时酶活力保持60%以上;酶的最适作用温度为60℃,在60℃酶活力保持较好;金属离子依赖性实验表明,Fe2+和Cu2+对该菌株所产β-葡萄糖苷酶的酶活力均有激活作用,Mg2+、Ca2+、K+和Na+均有抑制作用,说明此菌株所产的β-葡萄糖苷酶对金属离子具有依赖性。据以上数据确认,该菌株为产β-葡萄糖苷酶克鲁维毕赤酵母。     

解淀粉芽孢杆菌YP6中碱性磷酸酯酶AP2的生物信息学分析及酶学性质

对解淀粉芽孢杆菌YP6基因组中编码碱性磷酸酯酶（AP2）的基因进行生物信息学分析、异源表达和酶学性质研究。结果表明,该基因长1 752 bp,编码583个氨基酸,通过氨基酸序列分析,预测AP2的分子量为66 kDa,等电点为8.62,是一种结构稳定、亲水性高且有信号肽的碱性蛋白;经保守结构域分析和多序列比对,发现AP2具有PhoD超家族,并且含有与其它PhoD酶相同或相似的金属离子结合位点。酶学性质测定结果显示,AP2的最适温度30℃,最适pH 5.5,属于一种新的PhoD酶;在金属离子变化过程中,Mn2+、Ba2+和Co2+始终对AP2有激活作用,Fe2+和Fe3+始终对AP2有抑制作用;不同浓度的EDTA-2Na、L-组氨酸、L-丝氨酸和L-半胱氨酸均能抑制AP2的活性;AP2对底物DPP和pNPP的kcat/Km值分别为1.1×105L/（mmol·s）和8.8×102L/（mmol·s）。     

高产β-葡萄糖苷酶野生酵母的筛选及产酶能力差异性分析

为了比较分析野生酵母菌产β-葡萄糖苷酶的情况,筛选高产β-葡萄糖苷酶的酵母菌株,该研究采用七叶灵显色法和4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷（p-NPG）显色法对从宁夏贺兰山东麓分离的941株野生酵母的产β-葡萄糖苷酶能力进行筛选,通过WL培养基上的酵母菌落形态和26S rDNA D1/D2区的序列分析对所有酵母菌株进行分类鉴定,并且对酵母产β-葡萄糖苷酶能力进行差异性分析。 结果表明,941株酵母被鉴定为14个种,且筛选出了4株酵母菌高产β-葡萄糖苷酶：菌株SLY-4（98.51 U/L）、F2-24（76.93 U/L）、 F2-16（62.72 U/L）和HX-13（47.95 U/L）。 产酶能力差异性分析表明β-葡萄糖苷酶广泛分布于14种酵母,但是产酶能力表现出明显的种间和种内差异性。     

昆明假单胞菌HL22-2海藻糖合酶基因的克隆、表达及酶学性质研究

采用热不对称交错聚合酶链式反应（Tail-PCR）克隆云南磷矿来源昆明假单胞菌（Pseudomonas kunmingensis）HL22-2的海藻糖合酶（TreS）基因HL22-2TreS,将该基因与表达载体pETM3C连接后在大肠杆菌（Escherichia coli）BL21（DE3）pLysS中进行异源表达,通过Ni-NTA柱纯化重组酶HL22-2TreS,并对其酶学特性进行分析。结果表明,HL22-2TreS基因全长3 336 bp,编码1 111个氨基酸,氨基酸序列与Genbank数据库中相关的海藻糖合酶具有极高的相似性。重组酶HL22-2TreS的分子质量约126 kDa,该酶的最适反应温度和pH值分别为40 ℃和7.0,在温度20～50 ℃及pH值6.0～9.0条件下比较稳定,Cu2+、Hg2+、Ba2+及Al3+对海藻糖合酶的活力有强烈的抑制效果。HL22-2TreS基因对麦芽糖和海藻糖的米氏常数（Km）分别为20.6 mmol/L和87.5 mmol/L,对麦芽糖具有更高的亲和性,更容易将麦芽糖转化成海藻糖。     

产β-葡萄糖苷酶野生真菌的筛选鉴定及酶学性质研究

从原始森林腐木的土壤中筛选得到1株高产β-葡萄糖苷酶活力菌株Lcxs9,表型分析及ITS rDNA序列分子鉴定为芽枝霉菌,酶活为7.18U/mL,在pH值为4~9范围内,60℃以下酶活力稳定,酶谱分析芽枝霉菌Lcxs9可以产2种β-葡萄糖苷酶。该文首次报道芽枝霉菌产高活性β-葡萄糖苷酶。     

一种Kappa-卡拉胶酶的克隆、表达及其酶学性质研究

将来源于Pseudoalteromonas carrageenovora ASY5菌株的κ-卡拉胶酶基因克隆到载体p ET-28a上,并转化到大肠杆菌BL21(DE3)中表达。克隆得到的κ-卡拉胶酶基因序列全长1194 bp,编码一个由398个氨基酸残基组成的蛋白酶,该蛋白酶的分子量为48 ku,结构域分析表明该κ-卡拉酶符合GH16家族的特点。对重组κ-卡拉胶酶的酶学性质进行考察:重组κ-卡拉胶酶只能够专一性的降解κ-卡拉胶;该酶的最适温度和pH分别是55℃和pH 9.0,重组酶在40℃保温1 h可保持95.0%的活性,在45℃保温1 h残余酶活与对照比较仍保留60.0%,在pH 8.0~10.0的缓冲液中处理30 min,仍能保持80%以上的酶活力,低浓度的Na+和K+以及1mmol/L的Sn~(2+)、Fe3+、EDTA、DTT、Tween-20、Tween-80和Triton X-100、β-mercaptoethanol、SDS、Urea对重组酶活具有显著的促进作用;而高浓度的Na+和K+以及1 mmol/L的Cd~(2+)、Ba~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(2+)、Ca~(2+)对重组酶活性有不同程度的抑制作用。