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瘤胃厌氧真菌木聚糖酶基因的表达与酶学特性研究

2021-01-08马玉萍薛天涵成艳芬朱伟云

畜牧与兽医 2021年1期

马玉萍,薛天涵,成艳芬,朱伟云

(南京农业大学消化道微生物实验室,江苏 南京 210095)

半纤维素是自然界中除纤维素外含量最为丰富的可再生植物多糖,木聚糖是半纤维素主要组成成分,增加对植物木聚糖的降解效率能有效提高木质纤维素的利用效率。木聚糖由木糖分子以 β-1, 4-木糖苷键连结构成主链。异质多糖的木聚糖侧链含有种类各异的糖基,如阿拉伯呋喃糖苷基、葡糖醛酸基或乙酰基等[1]。木聚糖酶是一类可以将木聚糖降解成低聚木糖或木糖的复合酶系,主要包括内切β-l, 4-D-木聚糖酶、β-D-木糖苷酶、α-L-呋喃阿拉伯糖苷酶、α-D-葡糖苷酸酶、α-D-葡萄糖醛酸苷酶、乙酰木聚糖酯酶和酚酸酯酶[2]。木聚糖酶广泛应用于酿酒[3]、食品、饲料[4]等行业,高效合理地利用木质纤维素废弃物,能够促进环境友好的能源转化。

木聚糖酶的降解能力与序列来源、结合模块特异性及其个数、催化区域的特异性有密切联系[5]。根据木聚糖酶催化结构中序列的同源性,将其分为不同的糖苷水解酶家族,其中GH10、GH11家族被研究的最多。来源于GH10家族的木聚糖酶序列高达上千条,生物多样性丰富,因此具有很大的探索潜能。瘤胃内厌氧真菌对植物粗纤维具有高效的黏附和降解能力[6],所以厌氧真菌被认为是比细菌和酵母菌更有潜力的木聚糖酶生产者[7],但目前很少有来源于厌氧真菌的木聚糖酶被开发利用。本研究从厌氧真菌基因组中挑选4个GH10家族木聚糖酶基因,在大肠杆菌中进行异源表达后测定其酶学性质,为开发利用厌氧真菌木聚糖酶资源以及研究和改造GH10家族木聚糖酶基因奠定基础。……

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