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由于木聚糖酶能将木聚糖降解成低聚木糖,其在造纸、食品、饲料等行业中显示了广阔的应用前景。然而很多谷物中存在木聚糖酶抑制蛋白,这种蛋白能阻碍木聚糖酶活性的充分发挥从而降低木聚糖酶的应用效率。本实验用亲和吸附的方法提取小麦籽粒中的木聚糖酶抑制蛋白,并从小麦品种郑麦9023幼胚中克隆得到木聚糖酶抑制蛋白基因tlxi,并将其在毕赤酵母和大肠杆菌表达系统中进行表达。结果如下:
(1)小麦籽粒木聚糖酶抑制蛋白热稳定性的研究:本试验对国产小麦郑麦9023、豫麦979,冀麦22三个品种的小麦籽粒中木聚糖酶抑制蛋白的热稳定性进行了研究,结果显示:保温30min后,冀麦22的抑制活性从40-70℃保持稳定,而豫麦979和郑麦9023的抑制活性在50℃时残余活力都达到最大值。在100℃保温后,郑麦9023中抑制活性最高,而在冀麦22中几乎检测不到抑制活性,即郑麦9023籽粒中的木聚糖酶抑制蛋白热稳定性最好。
(2)木聚糖酶固定化及小麦木聚糖酶抑制蛋白的亲和吸附条件的优化:通过对固定木聚糖酶条件的优化,结果可知戊二醛添加量、壳聚糖与戊二醛交联时间、酶固定化pH和时间分别是50ml/L、16h、pH5.5和24h时,壳聚糖交联戊二醛载体对木聚糖酶固定化效果最好。并且在pH6.5、温度30℃,小麦籽粒粗蛋白提取液与固定化木聚糖酶作用50mm时,抑制剂的吸附率可达到最大值。同时在pH8.5时酶与抑制剂的结合物可达到最大程度的分离。
(3)小麦木聚糖酶抑制蛋白腑基因的克隆:提取郑麦9023籽粒灌浆期胚中的总RNA,利用RT-PCR得到cDNA,将其作为模板,根据GeneBank中已知的成熟小麦木聚糖酶抑制蛋白的基因序列设计引物克隆得到tlxi基因,将测序结果与已知序列比对后有一个核苷酸不同,将所得序列递交到GenBank获取序列号JQ707892。
(4)木聚糖酶抑制蛋白基因tlxi在毕赤酵母中的表达:将tlxi基因构建到载体pPIC9K上,利用酿酒酵母α因子信号肽使其在巴斯德毕赤酵母GS115中表达。
(5)木聚糖酶抑制蛋白tlxi基因在大肠杆菌中的表达:将tlxi基因构建到原核表达载体pET-21a(+)上,转入E.coli BL21(DE3)获得重组菌株,进行诱导表达。