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谷氨酸棒杆菌漆酶基因NCgl0908的克隆、表达及功能

2021-08-24司雅楠刘秀霞杨艳坤詹锦玲白仲虎

生物学杂志 2021年4期

司雅楠,刘秀霞,杨艳坤,詹锦玲,白仲虎

(1. 江南大学 粮食发酵工艺与技术国家工程实验室,无锡 214122;2. 江南大学 工业生物技术教育部重点实验室,无锡 214122;3. 江南大学 生物工程学院,无锡 214122)

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,能催化酚类和芳香类化合物的氧化,使之生成相应的苯醌,同时伴随着电子的转移,将分子氧还原成水。其底物为单酚、二元酚、多酚类、甲氧基取代的酚类和芳香二胺等,此外也能与非酚类化合物反应[1]。催化底物的广谱性使得漆酶具有较高的生物技术应用潜力以及工业应用价值。目前漆酶已相继应用在纺织工业、造纸工业、环境保护、生物修复、新能源开发等众多领域[2-4]。在对已经功能鉴定的漆酶蛋白进行一级结构分析时,发现4个铜离子结合位点的氨基酸序列高度保守,分别是HXH、HXH、HX2HXH和HXHX3HX(X代表任何一种氨基酸残基)。4个铜离子中包括Ⅰ型铜离子1个(单电子受体,具有顺磁性,在λ610nm处有特征吸收峰);Ⅱ型铜离子1个(单电子受体并具有顺磁性,无特征吸收峰);Ⅲ型铜离子2个(双电子受体,具有反磁性,在λ330nm处有宽的特征吸收峰[5])。这些铜离子是漆酶发挥催化作用的重要辅基。在漆酶与底物进行反应时(图1),底物被Ⅰ型铜离子氧化,并将电子通过His-Cys-His三肽传递给Ⅱ型铜离子和Ⅲ型铜离子组成的三核中心,在三核中心处氧分子被还原成水。随着对漆酶研究的不断深入,其晶体结构也被解析出来。它是由3个杯状结构域组成,每个结构域都具有1个β-桶装结构。Ⅰ型铜离子位于结构域3,Ⅱ型铜离子和Ⅲ型铜离子组成的三核中心处于结构域1和3之间[6]。……

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