作为地球上最丰富的可再生能源之一,植物生物质主要由木质纤维素组成。木质纤维素是由半纤维素、木质素、和纤维素组成的复杂异质复合物。在工业上,纤维素作为原料可以降解为纤维二糖,并广泛应用于生物燃料、食品、和环境保护等产业。如何低成本、高效地降解纤维素生产葡萄糖是该技术的主要瓶颈。目前,降解纤维素的主要方法是生物酶法。主要涉及三种不同酶:内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、和β-葡萄糖苷酶的协同作用。纤维素的降解过程主要是β-1,4糖苷键的断裂,而自然界中大量存在的α-糖苷酶无法催化这一反应。因此,从自然界中筛选和分离能够催化β-1,4糖苷键的糖苷酶尤为重要。在前期的研究中,课题组从猪的肠道中分离到一株能够降解纤维素的革兰氏阳性菌株。该菌株属于粪肠球菌属,是人类和多数动物肠道内的一种益生菌。本实验从该菌株中成功扩增出一个属于GH 1家族的6-磷酸-β-葡萄糖苷酶。在体外利用大肠杆菌重组表达系统将其成功表达并依次通过Ni柱、离子柱、和分子筛分离纯化获得高纯度的6-磷酸-β-葡萄糖苷酶。酶促实验结果显示:该酶可以催化纤维二糖、4-硝基-α-D-吡喃半乳糖苷、p NPC、对硝基苯基-α-D-葡萄糖苷产生葡萄糖。其中4-硝基-α-D-吡喃半乳糖苷、对硝基苯基-α-D-葡萄糖苷的Km值最小,为最适底物。6-磷酸-β-葡萄糖苷酶的最适p H为8.5-9.0,最适温度在40℃-60℃之间,在酶促反应过程中添加Mg2+会增加酶反应速率,而添加Mn2+、Ni2+则会抑制酶活性。为了更加深入理解该酶的催化机理,我们采用结构生物学的方法对该蛋白酶进行晶体学研究,并在Hamptons公司购买的IndexΙ试剂盒中筛选获得晶体。为进一步解析其空间结构,以及该酶与不同底物复合物的结构奠定基础。