嗜碱芽孢杆菌N16-5甘露聚糖降解相关水解酶的研究

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甘露聚糖是由β-1,4-糖苷键连接的甘露糖或者甘露糖和葡萄糖为骨架的一类多糖。对于半乳甘露聚糖与半乳葡甘露聚糖,其侧链可以被α-1,6-糖苷键连接的半乳糖残基取代。甘露聚糖的结构较为复杂因而降解过程需要多种糖苷水解酶共同完成。嗜碱芽孢杆菌N16-5(Bacillus sp.N16-5)能够利用甘露聚糖作为碳源,快速生长。前期研究发现了该菌基因组上有一个长达17kb的基因簇,经序列预测该基因簇包含甘露聚糖降解酶manABCDEF,其中ManA已被表征为一个高活性β-1,4-甘露聚糖酶。本论文对该基因簇编码的ManB和ManC两个糖苷水解酶进行了研究。manB全长 942bp,编码 314 个氨基酸。ManB 与来源于Alicyclobacillus ciadocaldarius菌株的β-1,4-甘露聚糖酶的序列一致性达45%。序列一致性和保守催化区域表明ManB属于GH113的β-甘露聚糖酶。ManB对甘露寡糖显示出活性,并且能与ManA协同作用将甘露聚糖降解产生还原糖。ManB最适温度为30℃,最适pH为6.0。经测定ManB对甘露五糖的比活为6.98U/mg,Km值为0.54 mmol/L。manC全长1152bp,编码384个氨基酸。ManC与来自Bacteroides graminisolvens的一个α-半乳糖苷酶的一致性高达46%。序列分析表明ManC是一个属于GH27家族的α-半乳糖苷酶。ManC能够水解甘露聚糖产生半乳糖,同时对pNPGal有活性。以pNPGal为底物时测得ManC的最适温度为40℃,最适pH为5.0。通过计算得到ManC的比活力为1.08U/mg。对ManA、ManB与ManC联合降解甘露聚糖的研究结果表明,在ManA作用的基础上加入ManB与ManC能将甘露聚糖降解的更加充分,生成甘露糖和分子更小的甘露寡糖。当使用刺槐豆胶作为底物时,与单独添加ManA相比,当ManA和ManB 同时和依次添加时,还原糖的产量分别提高了 47.0%和51.7%,而当使用魔芋粉作为底物时,则分别提高了 44.0%和91.4%。
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