甘露糖酶、脂肪酶和其他的裂解酶
作者:晨曦发布时间:2023-02-05浏览:458
木霉能合成一些裂解酶,包括甘露糖酶、脂肪酶、磷酸酶等(Elad et al.,1983;Labudova et al.,1988)。
β-D-1,4-甘露聚糖酶是一类能够水解含有β-D-1,4-糖苷键的甘露寡糖、甘露多糖的内切水解酶。它属于半纤维素酶类,在造纸工业、食品工业和农业中有广泛的应用。里氏木霉Rut C-30所产生的甘露聚糖酶蛋白有5种,其中活性最高的两种酶已经获得纯化(Arisan-Atac et al.,1993;Stalbrand et al.,1993)。后来又发现,这两种甘露聚糖酶同属于基因man1的产物,该酶具有纤维素结合域,属于糖苷水解酶第五家族(Stalbrand et al.,1995)。里氏木霉的甘露聚糖酶基因在酿酒酵母中得到表达,但酶活力非常低,例如酿酒酵母表达里氏木霉man1,活力仅为1.3×10-2IU/mL(Aparicio et al.,2002)。韦跃华等(2005)利用毕赤酵母成功表达木霉甘露聚糖酶基因man1,获得了较高分泌表达的甘露聚糖酶的毕赤酵母基因工程菌株Gpmf25,发酵120h,重组甘露聚糖酶活力可达12.5IU/mL,比酿酒酵母表达的里氏木霉甘露聚糖酶的活力高出近 1000倍。Agrawal等(2011)将里氏木霉β-甘露聚糖酶的基因转入烟草中,促进了木质素生物质的水解。
脂肪酶(Lipase)是分解脂肪的酶,是最早研究的酶类之一。它可将甘油三酯分解成脂肪酸和甘油或进行其逆反应(张树政,1984)。微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的主要来源。Götz等(1985)完成了猪葡萄球菌(Staphylococcus hyicus)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)中脂肪酶基因的克隆和序列测定,此后不同来源的脂肪酶的基因序列和蛋白质一级结构也被逐步阐明。随着基因工程和蛋白质工程的发展,脂肪酶的基因表达调控、蛋白质分子的改造也有了新的进展。1990年真菌脂肪酶Rhizomucor miehei li-pase(RML)和人胰脂肪酶两种不同脂肪酶的X-射线衍射晶体结构的报道,让脂肪酶研究进入结构和功能研究的新阶段。细菌、酵母、霉菌均筛选到较高酶活的菌株(彭立凤,1999)。隋聪颖等(2008)筛选到4株产脂肪酶的木霉菌株,编号为:153-1,13-2,30425,西1-1,根据菌株的菌落形态、显微镜观察和ITSrDNA 序列测定,鉴定该4菌株分别为哈茨木霉(T.harzianum)、长枝木霉(T.longibrachiatum)、哈茨木霉(T.harzianum)、长枝木霉(T.longibrachiatum),其酶活分别为4.79U/mL,2.41U/mL,5.32U/mL,3.30U/mL。Kashmiri等(2006)筛选了一株产脂肪酶的绿色木霉,在培养48h后,其产生的胞外脂肪酶活力为7.3U/mL,胞内脂肪酶活力则达到了320U/g菌丝体。Ulker等(2011)在哈茨木霉IDM14D中分离并鉴定了脂肪酶的活性。该脂肪酶在pH为8.0~10.0的范围内能保持稳定,Ca2+和Mn2+能够增强它的活性,但是其他矿物离子对他的活性没有明显影响。
磷酸酶是一种能够将对应底物去磷酸化的酶,即通过水解磷酸单酯将底物分子上的磷酸基团除去,并生成磷酸根离子和自由的羟基。蛋白磷酸酶与蛋白激酶共同调控着细胞内蛋白质可逆磷酸化过程,参与调控多种细胞生物学事件,包括细胞分化、信号转导等(Stefan et al.,1999)。随着哈茨木霉菌丝体时期的cDNA文库的完成,功能基因的验证成为首要任务。经过测序获得3298条成功EST序列(Liu et al.,2007)。刘燕等(2008)从哈茨木霉cDNA文库中克隆到丝/苏氨酸蛋白磷酸酶的全长cDNA序列(PP2A),并成功构建到原核表达载体,在大肠杆菌BL21 中高效表达可溶性蛋白。Aseri等(2009)对曲霉属、青霉属、木霉属和假散囊菌属的四种产磷酸酶菌株进行了分析和比较,发现与其他菌株相比,哈茨木霉产的磷酸酶的活性和裂解能力最强。Leitao等(2010)从哈茨木霉中分离纯化一种酸性磷酸酶,分子量为57.8kDa,最适温度和最适 pH 分别为55℃和4.8。该酶的活性能够被无机磷酸盐部分抑制,能够被钨酸盐完全抑制。
由于内酯酶在食品工业上的重要性,人们也研究了木霉菌株的内酯酶。内酯酶是合成一个完整纤维素酶系统的组成部分,它可以水解内酯化合物的内酯键产生羟基酸。从商品化的里氏木霉制剂中纯化一个内酯酶。这个酶能够在有1,5-葡萄糖酸内脂和纤维二糖酸内酯存在时表现活性(Bruchmann et al.,1987)。