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卡拉胶是由1,4-α-D-吡喃半乳糖和1,3-β-D.吡哺半乳糖作为基本骨架,交替连接而成的硫酸线性多糖。根据是否含有3,6-内醚半乳糖结构以及硫酸基的含量的不同,目前工业上生产和使用的卡拉胶主要为κ-型、τ-型和λ-型三种,其二糖单元分别含有1个、2个和3个硫酸基。卡拉胶作为一种富含硫酸基的硫酸酯化多糖类物质,具有广泛的抗病毒、抗肿瘤、降血脂、免疫调节和抗凝血等生物活性。 卡拉胶降解酶是一种糖水解酶,通过断裂卡拉胶的β-1,4糖苷键降解卡拉胶。卡拉胶降解酶的应用十分广泛,在糖水解酶家族研究、卡拉胶的结构和功能解析、卡拉寡糖的工程化应用以及体内多糖代谢途径研究等诸多方面具有重要的应用价值和理论研究意义。 本文通过富集培养等方法对海洋细菌进行筛选,得到了能够降解κ-.卡拉胶活性的海洋细菌35株。以活性最高的QY203作为出发菌株进行了后续研究,通过对菌株QY203进行16S rDNA种属鉴定和进化树构建,将该菌株归属于海洋交替假单胞菌。 从其发酵上清中利用硫酸铵沉淀、疏水层析、离子交换层析等分离纯化方法获取了电泳纯的K一卡拉胶酶(CgkP),从SDS-PAGE电泳结果中可知该酶分子量为34.0 kDa。分离纯化CgkP回收率为26.9%,纯酶的比活力高达1121.7 U/mg。利用纯化出的CgkP进行酶学性质研究表明,该酶的最适反应温度为45℃,最适反应pH为7.2。该酶在pH6.0-9.0时保持稳定。该酶在45℃孵育1 h可保持80%的活性,在40℃孵育48 h可保存70%的活性。CgkP是一个具有良好温度稳定性的κ-卡拉胶酶。Na+能够极大的促进酶的活性,K+对酶活性也有促进作用,而其他的金属离子如:Ca2+、Fe2+、Mn2+、Ba2+、Zn2+等以及SDS、EDTA对酶活性均有不同程度的抑制作用。 通过简并PCR和反向PCR得到一个卡拉胶酶基因序列,将获取的全长基因序列和氨基酸序列分别进行Blast比对,发现该序列与来源于Pseudoalteromonasgalactanivorans ATCC43555的κ-卡拉胶降解酶基因序列cgkA相似度最高为95%,Pseudoalteromonas tetraodonis中产的卡拉胶降解酶k142基因序列相似度为90%,氨基酸相似度分别为97%和95%。而将该基因进行归属时发现该基因序列与糖苷水解酶第16家族保守区相似度最高,因此我们将该卡拉胶酶CgkX归类于第16家族。 酶解κ-卡拉胶获取降解终产物,用P6柱分离纯化,并且将纯化的组分进行TLC分析,并用质谱法进行鉴定,可知酶解后最终产物为硫酸新κ-卡拉二糖和硫酸新κ-卡拉四糖;用酶法降解不同时间之后底物粘度的变化和酶活性的变化关系确定了CgkP对κ-卡拉胶的降解方式为内切。 综上所述,本文从青岛胶州湾海域海泥中分离得到一株高效降解κ-卡拉胶的菌株Pseudoalteromonas sp.QY203,该菌株具有较高的活性和良好的遗传稳定性。通过对其发酵培养,从其发酵上清中纯化出了对κ-卡拉胶有专一性降解活性的κ-卡拉胶酶(CgkP),该酶具有分离纯化简单,回收率高等特点。通过对CgkP进行酶学性质研究发现该酶具有良好的温度稳定性,具有良好的开发应用前景。本文研究为该酶的工业化应用提供了理论基础。