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瓶霉Phialophora sp. G5来源两个木聚糖酶基因克隆表达与性质

收藏本文 2024-03-05 点赞:35858 浏览:161598 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:半纤维素是自然界中仅次于纤维素含量丰富的可再生性资源,而木聚糖是半纤维素的组成。完全降解木聚糖多种酶的协同作用,而木聚糖酶是其中最的酶之一。木聚糖酶可以水解木聚糖骨架的β-1,4糖苷键,将木聚糖降解成木糖和低聚糖。木聚糖酶主要存在于微生物、植物和低等动物中,在饲料、造纸、能源和其他工业领域都具有广泛的应用前景,利用分子生物学技术,优良性质的木聚糖降解酶基因的研究越来越受到人们的关注。本研究以云南锡矿酸性废水中分离一株具有木聚糖降解能力的瓶霉(Phialophora sp.)G5菌株为,生物信息学方法,对微生物来源的第10家族和第11家族木聚糖酶的氨基酸序列比对分析,同时丝状真菌已发表序列的比对结果,从而确定第10家族和第11家族木聚糖酶保守氨基酸的序列,随后Touchdown-PCR技术克隆木聚糖酶的保守片段,接着TAIL-PCR的方法克隆木聚糖酶的基因全长。从Phialophora sp.G5菌株中克隆到第10家族和第11家族木聚糖酶基因命名为xyn10G5和xyn11G5,比对结果与已知的木聚糖酶氨基酸序列最高一致性分别为53%和63%。将木聚糖酶基因xyn10G5和xyn11G5在毕赤酵母中真核分泌表达,纯化达到电泳纯。纯化的木聚糖酶蛋白编号为XYN10G5和XYN11G5,比活分别为207.2 U/mg和857.1U/mg。性质测定发现,木聚糖酶XYN10G5的最适pH为4.0,在pH 3.0时仍能检测到30%的活力。在pH稳定性,该酶在pH 3.0~9.0的环境中于37°C处理1h,剩余酶活性维持在70%以上。最适温度为70°C,在70℃拥有良好的热稳定性。底物特异性结果其不仅对可溶性小麦阿拉伯木聚糖有很好的降解作用,对燕麦木聚糖,桦木木聚糖和榉木木聚糖也有中度的降解能力,并且还有微弱的纤维素降解能力。其水解木聚糖的产物主要为木糖,木二糖。在人工模拟胃液(G)的实验中,木聚糖酶XYN10G5能降低大麦豆粕型饲料的粘度,因此其在饲料行业具有潜在的应用前景。木聚糖酶XYN11G5的最适pH为5.0,最适温度为50°C,在中性范围的稳定性不错,对胃蛋白酶和胰蛋白酶有一定的抗性,水解木聚糖的产物主要为木糖,木二糖和木三糖。本研究结果将为开发性质更特殊的和拥有更广泛应用前景的木聚糖酶研究方法,以及为研究木聚糖酶结构与功能的关系奠定理论基础。关键词:瓶霉Phialophora论文sp.论文G5论文木聚糖酶论文基因克隆论文酶学性质论文人工模拟胃液(G)论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-13

    章 绪论13-19

    1.1 木聚糖13

    1.2 木聚糖酶的概述13-14

    1.2.1 木聚糖酶的分类13-14

    1.2.2 木聚糖酶的分子结构14

    1.3 真菌来源的的木聚糖酶基因的克隆和表达的研究进展14-15

    1.4 木聚糖酶的应用15-16

    1.4.1 在饲料行业的应用15-16

    1.4.2 在造纸行业的应用16

    1.4.3 在其他的应用16

    1.5 木聚糖酶的基因工程和蛋白质工程研究进展16-17

    1.6 毕赤酵母表达系统17

    1.7 本研究的目的和17-19

    章 瓶霉 G5 来源的木聚糖酶基因xyn10G5 和xyn11G5 的克19-39

    2.1 实验19-20

    2.1.1 菌株和质粒19

    2.1.2 引物合成与核酸序列测序19

    2.1.3 工具酶,试剂盒和生化试剂19

    2.1.4 主要仪器19

    2.1.5 培养基和常用溶液19-20

    2.2 实验方法20-28

    2.2.1 瓶霉Phialophora sp. G5 菌株基因组DNA 的提取20

    2.2.2 木聚糖酶基因同源克隆及简并引物的设计20

    2.2.3 木聚糖酶基因片段的20-21

    2.2.4 木聚糖酶基因完整序列的21-25

    2.2.5 木聚糖酶cDNA 的克隆25-28

    2.3 结果与讨论28-38

    2.3.1 简并引物的设计和同源克隆28-29

    2.3.2 木聚糖酶基因全长序列的29-31

    2.3.3 木聚糖酶基因cDNA 的克隆31-32

    2.3.4 两个木聚糖酶基因序列的分析32-38

    2.4 讨论与小结38-39

    章 木聚糖酶基因xyn10G5和xyn11G5在毕赤酵母中的表达和纯39-52

    3.1 实验39-40

    3.1.1 质粒和菌株39

    3.1.2 引物合成和核酸序列测定39

    3.1.3 试剂盒,工具酶和化学试剂39

    3.1.4 主要仪器39

    3.1.5 培养基和溶液39-40

    3.2 实验方法40-47

    3.2.1 重组表达载体pPIC9- xyn10G5 和pPIC9- xyn10G5 的构建40-43

    3.2.2 木聚糖酶基因xyn10G5 和xyn11G5 在毕赤酵母中的表达43-46

    3.2.3 木聚糖酶活性的测定46

    3.2.4 重组木聚糖酶XYN10G5 和XYN11G5 的纯化46-47

    3.2.5 木聚糖酶XYN10G5 和XYN11G5 的质谱鉴定47

    3.3 结果与讨论47-50

    3.3.1 重组表达载体 pPIC9- xyn10G5 和 pPIC9- xyn10G5 的构建47-48

    3.3.2 木聚糖酶基因 xyn10G5 和 xyn11G5 在毕赤酵母中的表达48

    3.3.3 重组木聚糖酶XYN10G5 和XYN11G5 的纯化48-50

    3.4 讨论与小结50-52

    章 重组木聚糖酶 XYN10G5 和 XYN11G5 酶学性质的研究52-67

    4.1 52

    4.1.1 实验52

    4.1.2 试剂盒、工具酶和生化试剂52

    4.1.3 主要仪器52

    4.1.4 主要溶液52

    4.2 实验方法52-55

    4.2.1 最适pH 与pH 稳定性的测定52-53

    4.2.2 最适温度与热稳定性的测定53

    4.2.3 不同金属离子及化学试剂对酶活力的影响53

    4.2.4 抗蛋白酶能力的测定53

    4.2.5 底物特异性的测定53-54

    4.2.6 比活的测定54

    4.2.7 重组酶的Km值、Vmax 和kcat的测定54

    4.2.8 产物分析54

    4.2.9 木聚糖酶XYN10G5 在模拟人工胃液条件下水解能力的测定54-55

    4.2.10 木聚糖酶XYN10G5 在模拟人工胃液条件下对大麦豆粕型饲料粘度的影响55

    4.3 结果与分析55-65

    4.3.1 最适pH 与pH 稳定性的测定55-56

    4.3.2 最适温度与热稳定性的测定56-57

    4.3.3 不同金属离子及化学试剂对酶活力的影响57-60

    4.3.4 重组酶的抗蛋白酶能力测定60-62

    4.3.5 底物特异性的测定62-63

    4.3.6 重组酶比活的测定63

    4.3.7 重组酶的K_m值、V_(max) 和k_(cat)的测定63

    4.3.8 产物分析63-64

    4.3.9 木聚糖酶XYN10G5 在模拟人工胃液条件下水解能力的测定64

    4.3.10 木聚糖酶XYN10G5 在模拟人工胃液条件下对大麦豆粕型饲料粘度的影响64-65

    4.4 讨论与小结65-67

    全文总结67-68

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