Caldicellulosiruptor菌屬嗜熱木聚糖水解酶系的篩選與研究.pdf

1、農(nóng)林業(yè)廢棄物主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等大分子化合物構(gòu)成，木聚糖作為其組成成分中含量最多的半纖維素，對其完全酶解可產(chǎn)生木糖，這不僅能夠減少其焚燒帶來的環(huán)境污染，也實(shí)現(xiàn)了廢物額資源化利用。天然木聚糖結(jié)構(gòu)中通常含有不同的側(cè)鏈取代基（如阿拉伯糖、O-乙?；?、阿魏酸和4-O-甲基葡萄糖醛酸等），所以，對其完全降解需要一系列酶系協(xié)同作用。通?？山到獍肜w維素的酶制劑主要有木聚糖酶、β-木糖苷酶、乙酰木聚糖酯酶、阿拉伯呋喃糖苷酶和阿魏酸酯酶等。<

2、br>　　本文通過基因組序列注釋、比對以及蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測的方法，分別在嗜熱厭氧微生物熱解纖維素菌屬Caldicellulosiruptor sp. F32基因組中發(fā)現(xiàn)一個(gè)熱穩(wěn)定性良好的乙酰木聚糖脂酶Axe7以及在同菌屬Caldicellulosiruptor saccharolyticus基因組中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)β-木糖苷酶CsXyl39A和CsXyl39B，利用基因克隆、質(zhì)粒構(gòu)建以及在大腸桿菌中表達(dá)目標(biāo)蛋白并純化等實(shí)驗(yàn)方法，獲得了這幾種酶的重組

3、蛋白并分別用不同方法對其進(jìn)行酶學(xué)性質(zhì)測定并探究了在實(shí)際中的應(yīng)用。
　　Axe7是Caldicellulosiruptor sp. F32所表達(dá)的具有最適溫度高，熱穩(wěn)定性好、酶催化效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)的、具有一定商業(yè)化潛力的乙酰木聚糖脂酶。以4-甲基乙酸傘形酯（4-Methylumbelliferyl-acetate）作為底物時(shí)，Axe7的最適反應(yīng)pH在6.5～7.0之間，最適反應(yīng)溫度為85℃，在最適的溫度和pH條件下，Axe7活性半衰

4、期(Half-life)超過4h。不同金屬離子對其酶活有一定的抑制影響。通過測定酶動(dòng)力學(xué)發(fā)現(xiàn)Axe7對底物的催化效率較好。眾多優(yōu)良特性使得Axe7為木質(zhì)纖維素的高溫糖化和生物煉制提供了一個(gè)可工業(yè)化的潛在選擇。
　　CsXyl39A（GenBank登錄號為Csac_2404）和CsXyl39B（GenBank登錄號為Csac_2409）為從熱解纖維素菌Caldicellulosiruptor saccharolyticus中獲得的β

5、-木糖苷酶，該兩種酶位于C.saccharolyticus基因組中與半纖維素水解有關(guān)的同一基因簇中，但序列相似性有很大差異。經(jīng)酶學(xué)性質(zhì)研究表明，兩者均為熱穩(wěn)定的β-木糖苷酶，最適溫度和pH較為相似，CsXyl39A具有很強(qiáng)的有機(jī)溶劑耐受性，而CsXyl39B則有極強(qiáng)的木糖以及葡萄糖耐受性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，CsXyl39A經(jīng)大孔樹脂進(jìn)行固定化后發(fā)現(xiàn)，固定化并未明顯改變其熱穩(wěn)定性，但進(jìn)一步提升了其對有機(jī)溶劑的耐受性，另外，該酶可應(yīng)用于水解