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自然界中几丁质的存贮量约1000亿吨,是仅次于纤维素的第二大丰富的天然多聚物,广泛分布在细菌和真菌细胞壁、昆虫纲和甲壳纲动物(虾、蟹等)的外骨骼、寄生虫的微丝蚴鞘和昆虫的中肠围食膜内。天然几丁质提取物为灰白色、无味、片状固体,具有较好的生物相容性与适应性,广泛应用于医学、食品、农业、环保等领域。本实验室刘玉春等人于2010年由天津武清一曾经爆发粘孢子虫病不久又自行恢复健康的鱼塘底泥中分离获得了一株具有降解粘孢子虫壳瓣能力的微生物,经鉴定其为维氏气单胞菌(Aeromonas veronii),并命名菌株为B565。该菌又称凡隆气单胞菌或维罗纳气单胞菌,是革兰氏阴性杆菌,隶属弧菌科(Vibrionaceae)气单胞菌属(Aeromonas)。维氏气单胞菌B565的全基因组信息已经由本实验室刘玉春等人发表,其共编码三种糖苷水解酶18家族(GH18)几丁质酶Chi92(基因数据库编号AEB48885.1)、ChiA(AEB48887.1)、ChiB565(AEB48892.1)、一种GH18几丁质结合蛋白CBP(YP004394209.1)和两种19家族(GH19)几丁质酶ChiC (AEB50059.1)和ChiP (AEB48889.1)。本实验室张宇婷等已经完成维氏气单胞菌B565中的几丁质酶基因ChiB565和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶基因的克隆表达、酶学性质的研究及几丁质酶ChiB565在水产养殖中的应用研究。本实验利用基因工程技术成功在毕赤酵母GS115表达系统表达维氏气单胞菌B565中两种外切几丁质酶Chi92和ChiC、一种同时具有内切和外切活性的几丁质酶ChiA和一种几丁质结合蛋白CBP。Chi92最适pH为6.0,在40℃条件下,pH4.0-9.0保留58.1%以上活性;最适温度40℃,在20-40℃保留48.8%以上活性。最适条件下比活为(809.2U/mg)(胶体几丁质为底物)。同时,该酶表现出较好的化学试剂、金属离子、常见消化酶类和罗非鱼肠液的抗性。且该酶是同时具有几丁质酶和β-1,3-1,4-葡聚糖酶活性的双功能重组酶。综上,Chi92具有温水鱼养殖饲用潜力。对其饲用安全性进行初步评价表明,其降解肠道上皮黏膜保护屏障mucin的比活(149.2U/mg)仅为胶体几丁质的18%。重组酶ChiC和ChiA的最适pH分别为8.0和6.0,40℃条件下,且在pH5.0-10.0之间稳定;最适温度均为40℃且在中低温范围内稳定。ChiA获得酵母表达外源几丁质酶的较高表达量(442.1mg/L)。CBP表现出具有虾壳几丁质和胶体几丁质的结合活性。重组酶Chi92具有比活高、可降解酵母细胞壁、对mucin(鱼肠道上皮细胞保护屏障)的损伤很小等特点,ChiA、ChiC的表达量高。同时三种几丁质酶在温水鱼养殖环境中均可以保持较高的酶活力。但重组酶Chi92热稳定性不高、ChiA和ChiC酶活力不高或将制约其工业化应用。此外,本研究于转录水平对维氏气单胞菌B565几丁质降解酶基因的表达进行检测发现,诱导12h是该菌株表达几丁质酶的最佳诱导时间点。胶体几丁质诱导12h,五种几丁质降解酶共同高表达;虾壳几丁质诱导12h,ChiA、ChiC、Chi92共同高表达;胶体几丁质诱导24h,ChiA、CBP共同高表达。其为协同研究提供理论依据。通过对维氏气单胞菌B565几丁质降解酶协同作用降解几丁质的初步研究发现:CBP极显著的促进了ChiA的酶活力(胶体几丁质为底物、虾壳几丁质为底物);ChiB565的酶活力(虾壳几丁质为底物)。本研究从维氏气单胞菌B565出发,异源高效表达了3个几丁质酶和1个几丁质结合蛋白,并对其酶学性质及应用潜力进行了深入研究。不仅填补了非来源于放线菌与紫细菌的糖苷水解酶19家族细菌几丁质酶研究的空白,丰富了现有的几丁质酶资源,为酵母资源的开发利用提供了新的解决办法,而且为研究几丁质酶系的催化机理提供了良好的实验材料。