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纤维素结合域(CBD)作为碳水化合物结合结构域(CBM)家族的重要成员之一,它具有与纤维素识别和结合的独特生物学功能,能与不同的水解酶类(纤维素酶、木聚糖酶和脂肪酶等)紧密结合,增强酶和底物的可及度,以便充分发挥相关酶的水解活力;部分纤维素结合域还能作为异源蛋白在毕赤酵母表达的分泌增强子。为了有效的解决木聚糖酶在纸浆漂白工业中的主要障碍,即热稳定和耐碱性差,催化效率不足等问题,需寻找同时具有耐高温、耐碱、高效纤维素吸附能力和水解酶活力的功能木聚糖酶;同时,也为了给米黑根毛霉脂肪酶在工业应用中遇到的酶生产成本高,酶活力低下等实际问题提供一些的解决方案。本研究尝试通过基因重组技术将不同来源的纤维素结合域以一定方式分别和这两种水解酶(S7-xyn和RML)融合,构建具有特殊功能的重组酶并在毕赤酵母中表达,并对各重组酶相关酶学性质进行研究,同时初步考察了各重组木聚糖酶辅助芦苇浆漂白的特性,具体研究内容及结果如下:(1)重组木聚糖酶在毕赤酵母中表达本研究首先构建了四种整合有CBM的重组木聚糖酶,并在毕赤酵母表达;当整合单一的CBMEndII或CBMCelA到S7-xyn后,重组酶CES7(144U/mL)的酶活相比较S7-xyn (110U/mL)提高30.1%,而S7CC(71U/mL)却下降35.6%;当分别整合一个CBMEndII和CBMCelA到S7-xyn的两端时,重组酶CES7CC(14U/mL)的酶活损失了87.3%;整合两个CBMCelA到S7-xyn的C末端时,重组酶S7CCCC(11U/mL)的酶活损失了89.3%。发现单一的CBMEndII能增加S7-xyn的酶活力,但CBMCelA对S7-xyn酶活有一定的抑制作用。(2)重组木聚糖酶吸附纤维素能力的分析对各重组酶吸附不同纤维素底物的研究表明:相比较S7-xyn,当将CBM融合到S7-xyn上后,各种重组酶对不同底物的吸附能力均有一定程度的提高,表明重组酶吸附能力的提高可能是CBM加入引起的;所构建的四种重组酶(CES7,S7CC,CES7CC和S7CCCC)对纸浆的吸附能力均大于微晶纤维素,酶对底物的吸附特性因底物结构和性质的不同而有差异;S7CC比CES7吸附不同纤维素底物的能力更强;CES7CC和S7CCCC对不同底物的吸附能力明显大于S7CC及CES7。(3)重组木聚糖酶相关酶学性质的分析重点研究了五种重组木聚糖酶S7-xyn、CES7,S7CC,CES7CC和S7CCCC的最适温度、最适pH值和热稳定性等酶学性质;S7-xyn和CES7具有相似的最适pH曲线和最适pH,最适pH在6.0和9.0取得,而CES7相比较S7-xyn最适温度减少10oC;S7CC的最适温度为70oC,最适pH10.0;S7-xyn和S7CC在pH6.0-11.0具有较好的pH稳定性,而CES7在pH6.0~10.0较好的pH稳定性;CES7CC和S7CCCC具有相似的温度曲线和pH曲线,但最适pH曲线不再出现双峰,最适pH范围变窄。在65oC下保温4h,各重组木聚糖酶(S7-xyn、CES7,S7CC,CES7CC和S7CCCC)残余酶活分别为63.2%,69%,45.8%,100%和75.6%。(4)重组木聚糖酶辅助漂白芦苇浆特性的评价在相同的漂白试剂用量下,S7CCCC处理纸浆的白度相比较S7-xyn和单纯化学试剂处理(对照组)要分别最高提高1.8%和3.8%ISO,其他三种重组木聚糖酶处理纸浆的白度相比较S7-xyn处理也均有一定程度的提高;当与对照组比较时,这些重组木聚糖酶处理纸浆后,纸浆的卡伯值有一部分的降低;另外,整合有CBM的重组木聚糖酶处理纸浆的漂白特性均要比S7-xyn处理好。(5)融合蛋白CRML在毕赤酵母中表达成功将整合有CBMEndII的RML融合蛋白CRML在毕赤酵母中高效表达,相比较RML,融合蛋白CRML的分泌量提高了17%,表明来源于THEGII的CBMEndII可以作为异源蛋白在毕赤酵母中表达的分泌增强子。本课题通过CBM整合木聚糖酶和RML的研究,不仅能为实现新型功能木聚糖酶应用于纸浆漂白工业中提供依据;同时为进一步提高RML酶活力,降低酶生产成本,并最终实现其在工业生产中的有效应用奠定基础。