检索历史 清除

摘要木聚糖酶(Xylanase)是一种重要的半纤维素酶，指的是能将木聚糖催化水解成寡木聚糖、低聚木糖、木二糖和木糖的酶系总称，包括多种内切酶及外切酶。目前已广泛应用于造纸、饲料、食品、医药等行业。木聚糖酶广泛存在于细菌、真菌、酵母、放线菌、反刍动物瘤胃以及某些动植物中，其中细菌来源的中性或碱性木聚糖酶具有较高的耐碱性和热稳定性。为了获得高产且酶学性质优良的细菌菌株，本研究从青海盐碱湖边土壤采样，通过唯一碳源法进行筛选，得到了25株高产木聚糖酶菌株。其中编号QH14的菌株普通培养条件下产酶量及达648.79 U/mL，纯化后比活可达1148.56 U/mg。通过扩增其16S rDNA进行测序分析并结合形态特征、培养特征及生理、生化特性，初步鉴定为短小芽孢杆菌，命名为Bacillus sp.QH14。从该菌株的基因组中克隆获得了碱性木聚糖酶编码基因XynQH14，并在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中获得了很好的重组表达。通过Ni-NTA亲和层析分离纯化后的重组QH14木聚糖酶比活达700.47 U/mg。酶学性质研究显示该碱性木聚糖酶的酶促反应最适温度为60℃，最适pH为9.2;55℃处理1h仍保持50％的活力;在pH7.0-11条件下37℃处理酶液24 h后均保持80％以上的活力，且在pH11缓冲溶液中50℃处理24 h仍保持31.02％的酶活，表面活性剂的影响分析发现，当添加1％吐温20时，木聚糖酶酶活提高约43.5％，且QH14木聚糖酶的底物特异性较高，能高效作用木聚糖的β-1，4木糖苷健，而不能水解纤维素的β-1，4葡萄糖键和瓜尔胶的β-1，4甘露糖键，这一特性很适用于造纸行业。该碱性木聚糖酶的酶学特性在耐热性和耐碱性方面均优于已有酶学性质报道的同源度最高（同源度88％）的碱性木聚糖酶XynBYG（GenBank登录号ACH67614.1）。结构生物信息分析表明，QH14木聚糖酶的精氨酸和谷氨酸含量高于XynBYG木聚糖酶，其较好热稳定性可能与此有关。QH14碱性木聚糖酶的耐热性和耐碱性，在制浆造纸、纺织等行业具有很好的应用前景。