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来源于Bispora betulina和Nesterenkonia xinjiangensis的木聚糖酶基因克隆、表达及性质研究

魁红  
【摘要】: 木聚糖是一种结构复杂的多聚五碳糖分子,需要多种酶的协同作用才能完全降解。而木聚糖酶能够水解木聚糖主链的β-1,4-糖苷键,是木聚糖降解酶体系中最关键的水解酶。由于木聚糖酶在工业上的重要应用,因而对木聚糖酶的研究越来越受到关注。而选择从极端环境中筛选产酶菌株,并从中筛选到具备优良性质的酶,是目前重要的研究手段之一。 本研究以真菌Bispora betulina及嗜碱细菌Nesterenkonia xinjiangensis为实验材料,分别用加入桦木木聚糖、燕麦木聚糖或麸皮与玉米芯的培养基对实验菌株进行诱导产酶实验。经酶活力测定,这两株菌均能在诱导下产胞外木聚糖酶。 通过对木聚糖酶基因的序列分析,分别从真菌B. betulina和嗜碱细菌N.xinjiangensis中克隆得到了两个GH11木聚糖酶基因Xyn11BB与xyn11NX,通过BLAST比对分析:Xyn11BB和xyn11NX与已报道的木聚糖酶的序列的一致性均不超过70%,这表明两个基因均具有一定的新颖性。将Xyn11BB与xyn11NX分别在毕赤酵母和大肠杆菌中进行了表达,在摇床水平上重组后的木聚糖酶表达量分别为121.15和65.5 U/mL,从而验证了基因的功能。 对重组木聚糖酶rXyn11BB及rXyn11NX分别进行了纯化及酶学性质研究。其中重组酶rXyn11BB的最适pH是4.5,在pH 4.0-10.0的范围内有良好的pH稳定性,最适温度是50℃;rXyn11BB的比活为470U/mg, Km为113.06 mg/mL, Vmax为303.03μmol·min-1mg-1;它对胶原蛋白酶和胰蛋白酶及α-糜蛋白酶具有良好的抗性。而重组酶rXyn11NX的最适pH为7.0,在中性和碱性条件下有良好的pH稳定性;最适温度为55℃,此酶具有很好的热稳定性,在70℃下保温60 min后能保留近60%的剩余酶活,甚至在90℃下保温15 min后酶活还能保留40%以上。rXyn11NX的比活为2158 U/mg,Km为16.08mg/mL,Vmax为45.66μmol·min-1mg-1。同时重组酶rXyn11NX没有纤维素酶活性,这些特点使rXyn11NX在工业上尤其是造纸业有良好的应用前景。综合酶学性质表明二者可作工业应用及科学研究的良好材料。


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