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全球能源消耗特别是化石燃料消耗促进了利用生物技术将木质纤维素转化为生物燃料和生物产品,比如生物乙醇、生物柴油等。关于木质纤维素的应用研发,科学家普遍认为其关键在于纤维素的高效降解为可发酵糖。纤维二糖酶(EC3.2.1.21),属于水解酶类,可水解结合于末端、非还原性的β-D-糖苷键。纤维二糖酶是纤维素酶的重要组成成分,其在纤维素降解过程中通过水解纤维二糖释放葡萄糖以降低纤维二糖对其它纤维素酶和内切葡聚糖酶的抑制作用。此外,该酶还常被用作风味酶,以提高啤酒、茶叶、果汁等的风味。以纤维二糖为唯一碳源,发酵培养Thermoanaerobacterium aotearoense P8G3#4,在该菌株细胞内可检测到纤维二糖酶(β-glucosidase,BGL)活性。藉此,本文克隆鉴定了该菌株的纤维二糖酶基因bgl。序列分析表明,该bgl基因开放阅读框长1314 bp,编码446个氨基酸残基。序列比对和三维结构预测显示,该BGL属于糖苷水解酶家族1(Glycoside Hydrolase Family 1,GH1),具有糖苷水解酶家族1典型的(β/α)8TIM桶结构。通过尝试多种肠杆菌分子伴侣质粒与p ET30a-bgl共表达,以增加其可溶活性表达量。结果表明BGL与分子伴侣质粒p Gro7共表达所得BGL粗酶活最高,约为无分子伴侣表达粗酶活的9.2倍,达到256.3 U/mg湿重细胞。纯化的BGL最适反应温度和p H分别为60°C和6.0,且表现出了较好的热稳定性和p H稳定性。金属离子对酶活的影响研究表明,5 m M Na+和K+可显著提高BGL的酶活。本论文所得的BGL具有很好的纤维二糖水解活性,最大反应速率可达740.39±10.23 U/mg,Km值为25.45 m M。此外,该酶显示出很好的葡萄糖耐受性,抑制常数Ki高达800 m M。甘蔗渣水解实验表明,本研究所得的BGL可提高商品化纤维素酶(Cellic®Ctec2,Novozymes)的催化效率,葡萄糖产量提高20%。本论文克隆表达纯化所得的BGL,具有较好的温度稳定性和p H稳定性,且对纤维素中降解过程中产生的纤维二糖具有很高的催化效率,有助于大幅度缓解纤维素降解过程中纤维二糖对其他纤维素酶活性的抑制;而该酶所显示出的高葡萄糖耐受性,使得该酶在纤维素降解过程中具有很好的工业应用价值和潜力。