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米曲霉裂解性多糖单加氧酶的异源表达与性质分析 被引量：6
1
作者 冯玉和 孙小宝 +6 位作者 陈书昕 张慧恩 施鑫磊 周叶波 钱国英 尹尚军 王谦 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期183-199,共17页
【目的】裂解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类以氧化方式断裂多聚糖糖苷键的新型木质纤维素降解酶,本文旨在挖掘新型LPMOs并研究其性质。【方法】从米曲霉中克隆LPMO基因,利用毕赤酵母表达系统进行异... 【目的】裂解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类以氧化方式断裂多聚糖糖苷键的新型木质纤维素降解酶,本文旨在挖掘新型LPMOs并研究其性质。【方法】从米曲霉中克隆LPMO基因,利用毕赤酵母表达系统进行异源表达,研究其酶学性质和还原剂对其活性的影响,进一步探讨LPMO与糖苷水解酶协同作用时的底物结合现象。【结果】Ao LPMO2和Ao LPMO5序列分析显示,两种蛋白都为辅助酶类9家族的LPMOs;电击转化至真核毕赤酵母GS115中,获得双拷贝转化子GS/AO5-4,经1%甲醇诱导4 d后,上清液蛋白表达量为0.19±0.01 g/L。重组蛋白分子量约34 k Da,高于理论分子量,推测可能存在翻译后修饰。酶学性质分析表明,Ao LPMO5对刺槐豆胶的最适反应温度和p H分别为60°C和5.0,Km和Vmax分别为8.72±1.99 mg/m L和109.4±12.8μmol/(s·mg)。0.1 mmol/L Cu^2+促进酶活性提高(7.10±1.32)%(P<0.05),0.5、2.0和2.5 mmol/L H2O2分别促进酶活性提高(21.11±6.17)%(P<0.01)、(20.22±1.13)%(P<0.01)和(18.40±2.86)%(P<0.01),而没食子酸和维生素C对活性无明显作用。在反应前期,Ao LPMO5与刺槐豆胶底物结合从而影响甘露聚糖酶Bs MAN3的降解作用。而在反应后期,Ao LPMO5与Bs MAN3则表现出协同增效作用。【结论】Ao LPMO5是一种全新的生物质降解酶,阐明其酶学性质和底物作用方式,将为天然木质纤维素类底物的高效转化与生物炼制,如第二代生物乙醇、功能性低聚寡糖等生产建立基础。 展开更多
关键词 米曲霉 裂解性多糖单加氧酶 氧化 毕赤酵母 酶学性质 底物结合
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裂解性多糖单加氧酶及其应用研究进展 被引量：2
2
作者 宋晓菲 冯超 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2534-2551,共18页
裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是近几年新发现的氧化酶,该酶在生物质酶解方面发挥着重要的作用,因此,被描述为生物质解构助推器。LPMOs与底物的结合具有特异性,催化机理尚未完全阐明。虽然关于LPMOs的... 裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是近几年新发现的氧化酶,该酶在生物质酶解方面发挥着重要的作用,因此,被描述为生物质解构助推器。LPMOs与底物的结合具有特异性,催化机理尚未完全阐明。虽然关于LPMOs的研究很多,但真正投入到工业生物质转化中的却很少,这对它们的表达、调控和应用都提出了挑战。本文首先系统综述了LPMOs的发现与分类、催化机制、构效关系,其次探讨了LPMOs的活性测定方法及重组表达技术,最后协同综述了LPMOs在不同领域的应用并对未来的研究方向进行了展望。本综述有助于加深对LPMOs的系统认识,推动LPMOs及其酶工程的研究,以期为LPMOs的研究和应用提供参考。 展开更多
关键词 裂解多糖单加氧酶 生物质转化 生物催化 生物能源 纳米纤维
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溶解性多糖单加氧酶CBP21的高效分泌表达及与几丁质酶的协同作用研究 被引量：3
3
作者 李志敏 潘兴亮 +4 位作者 杨雅麟 刘智 徐俐 何夙旭 周志刚 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期58-65,共8页
为实现溶解性多糖单加氧酶CBP21在枯草芽孢杆菌中的高效分泌表达,并对其与几丁质酶的协同作用进行研究,以大肠-枯草芽孢杆菌穿梭质粒p WB980为基本骨架,溶解性多糖单加氧酶为目的蛋白,构建了信号肽筛选载体,依据信号肽结构特征(正电荷... 为实现溶解性多糖单加氧酶CBP21在枯草芽孢杆菌中的高效分泌表达,并对其与几丁质酶的协同作用进行研究,以大肠-枯草芽孢杆菌穿梭质粒p WB980为基本骨架,溶解性多糖单加氧酶为目的蛋白,构建了信号肽筛选载体,依据信号肽结构特征(正电荷与疏水性的差异)对Sec途径的13个信号肽进行了筛选,结果显示信号肽Ylq B引导分泌溶解性多糖单加氧酶的效率最高,其发酵液上清对胶体几丁质结合活力最高,上清中结合蛋白占总蛋白浓度为32.39%。进一步分别对CBP21和来自糖苷水解酶18家族粘质沙雷菌几丁质酶及来自糖苷水解酶19家族的嗜水气单胞菌几丁质酶Chi92的协同作用进行分析,表明CBP21对几丁质酶和Chi92活力均有促进作用,其中使粘质沙雷菌几丁质酶活力提高1.85倍,使Chi92(嗜水气单胞菌)活力提高2.35倍。上述研究为该溶解性多糖单加氧酶的工业应用奠定了基础。 展开更多
关键词 溶解性多糖单加氧酶 枯草芽孢杆菌 信号肽 协同效应
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具有辅助降解纤维素功能的大斑刚毛座腔菌糖苷水解酶GH61的鉴定、异源表达及功能分析 被引量：2
4
作者 马玉倩 孙东辉 +3 位作者 岳浩峰 辛佳瑜 刘宁 曹志艳 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期124-135,共12页
糖苷水解酶61家族(GH61)属于一类同时具有氧化作用和水解作用的纤维素降解酶类,既具有微弱的纤维素内切酶活性,也可通过氧化作用破坏纤维素晶体结构促进纤维素酶对木质纤维素的降解,在生物质资源的利用方面具有潜在的应用价值。对大斑... 糖苷水解酶61家族(GH61)属于一类同时具有氧化作用和水解作用的纤维素降解酶类,既具有微弱的纤维素内切酶活性,也可通过氧化作用破坏纤维素晶体结构促进纤维素酶对木质纤维素的降解,在生物质资源的利用方面具有潜在的应用价值。对大斑刚毛座腔菌Setosphaeria turcica的GH61家族基因进行鉴定及生物信息学分析,通过转录组数据分析及荧光定量PCR验证,筛选出受玉米秸秆木质纤维素底物诱导表达的GH61家族基因StGH61-11。将StGH61-11进行重组表达,使用2,6-二甲氧基苯酚氧化反应测定其酶活力并优化诱导条件,表征其酶学性质并检测其对纤维素酶水解木质纤维素的促进作用。结果表明,在S.turcica基因组中存在21个GH61家族基因,且S.turcica在玉米秸秆的诱导下滤纸酶活明显增加,对其进行转录组分析发现,在以玉米秸秆为碳源时GH61家族基因中有11个基因的表达量增加。将其中StGH61-11基因在大肠杆菌中诱导表达,最佳诱导条件为25℃、1 mmol/L IPTG诱导9 h,此时获得的蛋白比活力可达到(54.08±1.67)U/g。重组蛋白StGH61-11的最佳催化条件为温度50℃、pH 5,在最佳催化条件下可以显著提高纤维素酶水解玉米秸秆的活性,协同度最高可达2.5,糖化率最高可达46.5%。 展开更多
关键词 GH61糖苷水解酶家族 多糖单加氧酶 纤维素酶 AA9 大斑刚毛座腔菌 协同降解 异源表达
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裂解性多糖单加氧酶HcLPMO与纤维素酶协同降解纤维素 被引量：1
5
作者 黄天晨 杨建花 +4 位作者 唐梓静 高乐 张东远 侯颖 朱蕾蕾 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1971-1982,共12页
【目的】为研究HcLPMO的活性测定方法及其与纤维素酶的协同降解特性。【方法】利用大肠杆菌表达系统进行HcLPMO异源表达,研究以AmplexTM Ultra Red为荧光底物的LPMOs活性检测条件;研究HcLPMO与纤维素酶最优配比协同降解微晶纤维素及其... 【目的】为研究HcLPMO的活性测定方法及其与纤维素酶的协同降解特性。【方法】利用大肠杆菌表达系统进行HcLPMO异源表达,研究以AmplexTM Ultra Red为荧光底物的LPMOs活性检测条件;研究HcLPMO与纤维素酶最优配比协同降解微晶纤维素及其他多种生物质底物的能力。【结果】表达条件确定最适装液量为20%,最适诱导温度为20℃。活性测定研究结果表明HcLPMO需先与铜离子结合才具有活性,电子供体抗坏血酸钠(ASC)最适浓度为10^(-4) mol/L,并发现Amplex^(TM) Ultra Red浓度以及辣根过氧化物酶浓度对酶活的检测影响较小。HcLPMO与纤维素酶协同降解微晶纤维素研究确定HcLPMO与纤维素酶最优配比为2:3,葡萄糖产量相较纤维素酶单独作用提高了99.48%。此外,针对多种生物质底物,发现该酶与纤维素酶的复配体系对汽爆玉米秸秆和微晶纤维素的协同降解效果较好,相较于单独用纤维素水解酶,葡萄糖产量分别提高了63.81%和59.43%,而对碱处理玉米芯和木薯渣降解效果次之,葡萄糖产量仅分别提高35.41%和11.06%。【结论】HcLPMO与纤维素酶复配能够有效提高酶法降解纤维素效率;而底物前处理如蒸汽爆破或碱处理对于HcLPMO与纤维素酶协同降解木质纤维素影响较大。 展开更多
关键词 裂解性多糖单加氧酶 纤维素酶 纤维素 活性检测 协同降解
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裂解多糖单加氧酶AfLPMO7的酶学特性研究
6
作者 马磊 娄淑慧 +4 位作者 尹玉莹 安姝宇 朱超强 韩艺 高建民 《河南城建学院学报》 CAS 2023年第6期125-132,共8页
为了加深对裂解多糖单加氧酶的研究,表达了来源于Aspergillus.fumigatus Z5的裂解多糖单加氧酶AfLPMO7。底物吸附实验表明其对磷酸溶胀纤维素(PASC)具有较强的结合能力,且能直接作用于PASC和木聚糖(Xylan)并产生还原糖;糖化实验表明其... 为了加深对裂解多糖单加氧酶的研究,表达了来源于Aspergillus.fumigatus Z5的裂解多糖单加氧酶AfLPMO7。底物吸附实验表明其对磷酸溶胀纤维素(PASC)具有较强的结合能力,且能直接作用于PASC和木聚糖(Xylan)并产生还原糖;糖化实验表明其能有效协助纤维素酶水解天然底物水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆,分别最大提高111.89%、38.82%和50.95%;动力学实验表明其对2,6-二甲基苯酚(2,6-DMP)具有较强的氧化能力,Vmax值为109.99±3.91 U/g;自动建模和分子对接表明其催化中心和底物结合中心不一致。 展开更多
关键词 裂解多糖单加氧酶 纤维素 还原糖 协同酶活力
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AA10家族裂解多糖单加氧酶的模块化组成及底物选择性的研究进展
7
作者 乔晨曦 王素英 +3 位作者 张宏宇 娄婷婷 沈洁如 苏新玲 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1291-1309,共19页
AA10家族裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)主要分布于细菌中,因其具有催化纤维素和几丁质等结晶多糖氧化降解的特性,在工业生物质转化过程中具有极强的应用潜力,从而受到广泛关注。然而,AA10家族不同LPMOs... AA10家族裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)主要分布于细菌中,因其具有催化纤维素和几丁质等结晶多糖氧化降解的特性,在工业生物质转化过程中具有极强的应用潜力,从而受到广泛关注。然而,AA10家族不同LPMOs作用的底物种类及氧化位点和氧化产物也不尽相同,LPMOs的结构与组成对其底物选择性的影响机制有待进一步探究。因此,本文综述了AA10家族LPMOs的模块化结构组成及其催化机制,梳理了AA10家族LPMOs的底物谱,系统总结了AA10家族LPMOs的结构、关键作用残基及多模块组合对底物选择性影响的最新进展,并展望了LPMOs在生物质转化和生物燃料工业中广阔的应用前景。 展开更多
关键词 生物质 生物催化 裂解多糖单加氧酶 底物选择性
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嗜热毁丝霉菌多糖裂解单加氧酶基因的克隆及生物信息学分析
8
作者 鞠酒 张付云 +2 位作者 李倩 谭海东 尹恒 《黑龙江农业科学》 2018年第3期12-18,共7页
多糖裂解单加氧酶(LPMO)是近来发现的一类裂解结晶多糖(如纤维素和几丁质)的氧化酶,它通过单加氧的形式断裂多糖底物之间的糖苷键。为研究LPMO的功能和结构特性,采用基因工程技术从嗜热毁丝霉菌中克隆出LPMO基因(MtLPMO9F)并构建重组表... 多糖裂解单加氧酶(LPMO)是近来发现的一类裂解结晶多糖(如纤维素和几丁质)的氧化酶,它通过单加氧的形式断裂多糖底物之间的糖苷键。为研究LPMO的功能和结构特性,采用基因工程技术从嗜热毁丝霉菌中克隆出LPMO基因(MtLPMO9F)并构建重组表达载体和重组表达菌株,采用生物信息学在线工具和软件分析MtLPMO9F基因编码的蛋白质MtLPMO9F的理化性质、亲/疏水性、信号肽、结构域及空间结构等。结果表明:成功构建了MtLPMO9F真核表达载体及毕赤酵母表达菌株。生物信息学分析结果表明,MtLPMO9F的预测分子量约35.19kDa,理论等电点为5.13,有4个潜在的N-糖基化位点和16个O-糖基化位点。系统进化分析显示MtLPMO9F与嗜热子囊菌(Thermoascus aurantiacus)的同家族酶TaLPMO9A有亲缘关系,序列相似性为43%。 展开更多
关键词 纤维素 多糖裂解单加氧酶 嗜热毁丝霉菌 生物信息学分析
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Actinosynnema mirum DSM43827溶解性多糖单加氧酶的异源表达和酶学性质表征 被引量：5
9
作者 施贤卫 张伟涛 +2 位作者 张小飞 杨广宇 冯雁 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期17-23,共7页
溶解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMO)是近年来新发现的一类作用于结晶多糖(如纤维素和几丁质)的氧化酶;LPMO通过氧化的方式来裂解底物从而有利于水解酶系进一步作用,获得可溶性寡糖。为获得更多新酶资源,通过... 溶解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMO)是近年来新发现的一类作用于结晶多糖(如纤维素和几丁质)的氧化酶;LPMO通过氧化的方式来裂解底物从而有利于水解酶系进一步作用,获得可溶性寡糖。为获得更多新酶资源,通过PCR方法从Actinosynnema mirum DSM 43827菌株中成功地克隆了编码LPMO的基因Amir_5334;将该基因构建到含麦芽糖结合蛋白(maltose binding protein,MBP)标签的pET-28a(+)载体(pET-28a-MBP)上,并转化至E.coli BL21(DE3)中进行诱导表达。利用镍柱亲和层析进行纯化,获得融合表达蛋白后,使用Factor Xa蛋白酶切除MBP标签,最终得到成熟的LPMO(Am5)。成熟Am5的预测分子量约为26 kDa,等电点为8.3。分析Am5序列发现,Am5与同家族中LPMO的序列一致性较低,具有良好的序列新颖性。酶学性质分析表明Am5是对几丁质有氧化活性而对纤维素无氧化活性的LPMO;与几丁质酶协同降解几丁质时可提高几丁质酶60%的水解效率;吸附实验显示,Am5对几丁质具有较强的吸附作用,而对纤维素吸附能力较弱。以上研究表明,Am5是一种针对几丁质底物具有高效选择性的新型氧化酶。 展开更多
关键词 溶解性多糖单加氧酶 融合表达 酶学性质 几丁质
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