钙离子对木聚糖酶Xyn10A热稳定性的影响

木聚糖酶广泛应用于食品、饲料、纺织、能源等领域。在生产过程中木聚糖酶的热稳定性较为重要,它直接影响酶的反应温度及使用效率。添加Ca~(2+)能够显著提高来源于Thermotoga thermarum DSM 5069的木聚糖酶Xyn10A在高温(85℃)条件下的热稳定性。为解析Xyn10A酶蛋白中的Ca~(2+)结合区域及热稳定性机制,笔者采用蛋白质结构模拟和定点突变技术以确定该结合区域,并分析其对于酶热稳定性的影响机制。酶蛋白的建模和结构比对结果表明,GH10家族木聚糖酶的结构保守性远大于其序列保守性;木聚糖酶Xyn10A中局部环区(712IYRDNATKYEIPP724)涉及Ca~(2+)的结合功能,同时其热稳定性依赖于该环区与Ca~(2+)之间的亲和力。对该环区的定点突变和删除突变导致Xyn10A无法有效地结合Ca~(2+)。Ca~(2+)可与酶蛋白中的(712IYRDNATKYEIPP724)环区形成配位键,显著降低Xyn10A酶催化结构域的柔性和自由度,使Xyn10A酶能够在高温下保持优良的热稳定性,进而有效地发挥其高温催化水解木聚糖的能力。