α-葡萄糖醛酸酶的研究进展

α－葡萄糖醛酸酶是木聚糖类半纤维素完全降解过程中必不可少的重要酶，它在构建彻底降解半纤维素的基因工程菌和半纤维素酶制品的应用开发方面的生物技术潜力正在越来越受到人们的关注，本文从木聚糖的结构着重介绍α－葡萄糖醛酸酶的作用机理，酶活分析、酶纯化和基因克隆的研究进展。     

重组酶Xar的表达纯化及性质研究

为获得高效的半纤维素类饲料酶制剂,将含嗜热厌氧乙醇菌α-阿拉伯糖苷酶/木糖苷酶(Xar)基因的重组质粒p ET-20b-xar导入大肠杆菌DH10B中,经IPTG诱导进行高效表达,将表达的重组酶进行热处理和Ni~(2+)亲和层析纯化,并对纯化的重组酶Xar的性质进行研究。结果表明,以对硝基苯酚-α-阿拉伯呋喃糖苷(p NPAF)为底物,重组酶Xar的最适反应温度和最适p H值分别是75~80℃和6.0,米氏常数(Km)、最大反应速度(Vmax)分别为2.42 mmol/L、20.7μmol/(min·mg);以对硝基苯酚-β-木糖苷(p NPX)为底物,重组酶Xar的最适反应温度和最适p H值分别为93℃和5.8~6.2,Km、Vmax值分别为0.60 mmol/L、43.8μmol/(min·mg)。将重组酶Xar置于80℃保温1 h,木糖苷酶的相对活性仍为56.4%,在p H值4.2~8.2条件下仍保持较高的稳定性。当木糖浓度达到400 mmol/L时,木糖苷酶的相对活性仍有97.9%。Mn~(2+)对重组酶Xar有明显的激活作用,而Cu~(2+)和Zn~(2+)对其有明显的抑制作用。可见,重组酶Xar具有良好的热稳定性。     

极耐热双功能酶的表达纯化及性质研究

将含海栖热袍菌(Thermoga maritima)β-木糖苷酶(Xyl)基因的重组质粒p ET-28a-xyl导入大肠杆菌BL21-Codon Plus(DE3)-RIL中,经诱导实现高效表达,经热处理和Ni2+亲和层析纯化达到电泳均一,并对纯化的重组酶Xyl的酶学性质进行研究。结果表明,重组Xyl同时具有木糖苷酶和阿拉伯糖酶活性,即为双功能酶。以对硝基苯酚-ɑ-阿拉伯呋喃糖苷(p NPAF)作为底物,重组酶Xyl的最适作用温度和最适p H分别为80~90℃和5.8,90℃的半衰期为1.0 h,在p H 7.0~7.8区间重组酶保持较高的稳定性。金属离子Mn2+对重组Xyl的双活性有促进作用,而Cu2+和SDS对酶的抑制作用最明显。重组Xyl能将低聚木糖中的木二糖和木三糖彻底分解为木糖。     

阿拉伯糖苷酶基因的克隆、表达及表达产物的酶稳定性

阿拉伯糖苷酶／木糖苷酶是木聚糖类半纤维素生物降解和转化所必需的酶类。本文在国内首次报道对该酶的研究：通过PCR从产乙醇热厌氧杆菌Thermoanaerobacter ethanolicus JW200克隆出编码高度热稳定性阿拉伯糖苷酶／木糖苷酶的基因，与组氨酸标签融合，以高拷贝质粒pAlter-Exl在大肠杆菌中得到高效表达；基因表达产物通过热处理和亲和层析柱纯化后，酶纯度达电泳均一。纯化重组酶稳定性检测表明，得到的阿拉伯呋喃糖苷酶在pH4．2～8．2之间酶活力稳定，75℃的半衰期为1h；β-木糖苷酶在pH5．0～8．2之间有较高的稳定性，酶1h半衰期温度为84℃。