【摘 要】
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β-甘露聚糖酶(EC 3.2.1.78),是一类能够水解含β-1,4-D-甘露糖苷键的内切水解酶,属于半纤维素酶类。水解的底物有半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖、半乳葡萄甘露聚糖和甘露聚糖,产物有少量的单糖和2~10个单糖分子构成的寡糖。随着对自然界半纤维素资源的开发和甘露寡糖药用价值的发现,β-甘露聚糖酶的研究和开发进入一个新高潮。它已在食品、医药、造纸、纺织印染、石油开采及生物技术等多方面得到了广泛
【基金项目】
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国家高技术研究发展计划(863计划);国家自然科学基金;
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β-甘露聚糖酶(EC 3.2.1.78),是一类能够水解含β-1,4-D-甘露糖苷键的内切水解酶,属于半纤维素酶类。水解的底物有半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖、半乳葡萄甘露聚糖和甘露聚糖,产物有少量的单糖和2~10个单糖分子构成的寡糖。随着对自然界半纤维素资源的开发和甘露寡糖药用价值的发现,β-甘露聚糖酶的研究和开发进入一个新高潮。它已在食品、医药、造纸、纺织印染、石油开采及生物技术等多方面得到了广泛运用。假密环菌(Armillariella tabescens)为白磨科真菌,寄生于树干基部或根部,引起多种树木腐病,菌体可食用。但除了本实验室研究外,尚未见到有关A.tabescensEJLY2098能产β-甘露聚糖酶的报道。实验室前期的研究工作表明A.tabescensEJLY2098能产生两个β-甘露聚糖酶活性组分:一个为β-甘露聚糖酶P1,另一个为β-甘露聚糖酶P2(79K)。前期的工作完成了P2(79K)的分离纯化、酶学性质分析,以及46K的基因克隆与表达。本论文的目的是:1.采用柱层析方法从天然菌株A.tabescens EJLY2098中分离纯化β-甘露聚糖酶46K并作酶学性质分析;2.利用蛋白质N端序列测定来设计简并引物,再通过SMART—RACE技术来克隆全长基因的路线,对天然菌株A.tabescens EJLY2098中分泌产生的β-甘露聚糖酶(P2)79K进行基因克隆工作。首先利用魔芋精粉为唯一碳元,对天然菌株A.tabescens EJLY2098进行诱导培养产β-甘露聚糖酶,然后设计了三个不同纯化方案:1)分子筛Sephadex G-25、离子交换和疏水层析;2)分子筛Sephadex G-25、离子交换和分子筛Sephadex G-75;3)DEAE—阴离子交换层析;分别对β-甘露聚糖酶P1进行纯化。经过实验,DEAE—阴离子交换层析成功的从A.tabescens EJLY2098的菌液上清中分离纯化出β-甘露聚糖酶P1(命名为β-甘露聚糖酶47K)。β-甘露聚糖酶47K纯化倍数为12.07,回收率3.2%;SDS-PAGE分析该酶分子量约为47kD,等电点pI约为5.6-5.7;HPTLC分析,该酶为内切β-甘露聚糖酶;酶学性质分析表明:β-甘露聚糖酶47K的酶促反应最适温度为50℃,酶促反应最适pH为5.0-6.5;在温度为30℃-60℃,pH 5.0~6.5之间时该酶的稳定性较好;Na+和Ba2+对该酶有激活作用。与重组表达的β-甘露聚糖酶P1(即β-甘露聚糖酶47K)相比较:酶反应最适温度要低些,而最适pH、热稳定性两者基本相同,重组的β-甘露聚糖酶47K的pH 4.0~5.5之间稳定性较好。本文尝试对β-甘露聚糖酶组分79K(P2)进行基因克隆。首先对粗分离的P2进行Native-PAGE电泳分离并检测活性和分析分子量,选取分子量为79kD的活性带进行蛋白质序列的N端测定,得到了九个氨基酸:AFLNVDLDF。以此序列为基础设计上游引物,分别与三种不同下游引物((1)OligodT20,(2)LA试剂盒提供的引物M13PrimerM4,(3)利用NCBI蛋白质数据库依据同源性设计下游简并引物)进行克隆。最后利用(3)设计的下游引物,通过RT-PCR获得一个约380bp的基因片断,blastx分析结果,该片断和其它β-甘露聚糖酶的同源性不高,从片段大小和同源性看,本工作尚未克隆出β-甘露聚糖酶组分79K(P2)的基因。本文成功的从天然菌株A.tabescens EJLY2098的菌液上清中分离纯化出来了β-甘露聚糖酶47K,并对其进行了比较全面的酶学性质分析;利用不同的引物,对从蛋白质开始,克隆一个未知的基因进行了初步探索.为全面了解A.tabescens EJLY2098产生的β-甘露聚糖酶的性质作了部分重要的工作。
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