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β-葡萄糖苷酶的克隆表达及葡萄糖耐受性分子改造取得重要突破

发布者:管理员 发布时间:2017-12-13 作者: 来源: 点击量:

  β-葡萄糖苷酶在饲料工业、食品工业、生物合成以及生物燃料等领域具有重要的应用价值。尤其在目前以玉米豆粕型日粮为主的饲料领域,动物体内的β-葡萄糖苷酶可将结合型大豆异黄酮转化为游离型活性苷元,从而发挥其促进动物生长、提高动物繁殖力及机体免疫力等功效。但β-葡萄糖苷酶的转化过程受肠道中较高浓度葡萄糖的抑制作用,所以通过外源添加具有高葡萄糖耐受性及高酶活的β-葡萄糖苷酶是提高单胃动物体内大豆异黄酮吸收效率的一个有效途径。研究表明,和GH3家族相比,GH1家族β-葡萄糖苷酶不仅具有较高的葡萄糖耐受性,而且一定浓度范围内的葡萄糖对其具有酶活促进效应,因此在饲料领域具有重要的实际应用价值。

  研究从嗜酸耐热菌 Alicyclobacillus sp . A4中克隆得到一个GH1家族β-葡萄糖苷酶基因 Asbg1 。AsBG1为中温偏酸性β-葡萄糖苷酶并具有宽泛的底物特异性。以 p NPG为底物时,AsBG1对多种单糖(葡萄糖、乳糖、阿拉伯糖、果糖)都具有较强的耐受性,其对葡萄糖的半抑制浓度 IC 50为800 mM,0-200 mM葡萄糖对其酶活具有显著促进作用(最高120%)。并且研究初步表明AsBG1的高葡萄糖耐受性只针对疏水性底物,这为全面理解GH1家族高葡萄糖耐受性及耐受性相关的分子改良奠定理论基础。

  为了进一步提高AsBG1的葡萄糖耐受性,研究通过计算机辅助的同源建模、序列比对、分子对接技术等生物信息学手段,聚焦于催化通道内葡萄糖的非活性结合位点,进行了AsBG1的单点突变分子改造。以1 mM大豆苷为底物,10 mM的葡萄糖对WT、H315R和M325K分别具有163%、212%和226%的促进作用,因此可以更有效地促进单胃动物肠道内大豆异黄酮的水解效率。

                                     


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