微生物壳聚糖酶的研究概况

4
P suedomanas sp . H-14
35 诱导型 4. 0
3010. 14来自B urkhol id ia gl adi ol i CHB101
Ⅰ: 37 组成型 5～9 Ⅰ: 65 N A
5
Ⅱ: 30
Ⅱ: 50
Ⅱ: 乙二醇几丁质
A : 28
5～7. 5 A: 55
B acil us subt il is K H1 B acil lus cereus S1 N ocar di a orient ali s E nter obact er sp. G -1
通过 -1, 4-糖苷键连接而成的线性长链多糖, 广泛存在于虾、蟹壳中. 几丁质与壳聚糖主要区 别是 D-氨基葡萄糖残基( GlcN ) 乙酰化程度不 同, 一 般认为 乙酰化 程度在 70% 以 上是几 丁
收稿日期: 2002-09-23 基金项目: 浙江省海洋局基金资助项目. 作 者 简 介: 戴 芸 ( 1975—) , 女, 安 徽 宣 城 人, 硕 士 研 究 生, 主 要 从 事 微 生 物 分 子 生 物 学 研 究. E-mail: yundai75
37
9. 7
羧甲基纤维素
2
My xobacte r sp. A L-1
28. 9 组成型 5. 0～6. 8 70
ND
羧甲基纤维素
2
R hod ot orul a g raci li s
100* 组成型 4. 5
45
ND
2
A sp er gil l us sp. Y 2K
25
NA
6. 5 65～70 8. 4
F usar ium solani B acil lus circul ans M H-K 1 Chl or ell a v ir us PBCV -1 Chl or ell a v ir us CV K 2 S tr ep t omyc es sp . N 174 B acil lus subti lis
NA
NA
NA
NA
11
B acil lus sp. K FB-C 108
48
NA
6. 5
55
NA
12
B acil lus sp. CK 4 B acil lus circul ans W L-12 T ric hod erma reesei PC-3-7
30
NA
NA
NA
NA
12
40 诱导型 9. 5
NA
浙 江 大 学 学 报( 农业与生命科学版)
第 3 0 卷
质, 乙酰化程度小于 30% 称为壳聚糖. 几丁质 与壳聚糖都是自然界中最丰富的多糖之一, 在 食品、医药、化妆品和农业等方面都有广泛且重
1 壳聚糖酶的分布与性质
要的应用价值[ 1] . 催化几丁质降解的糖类水解酶称为几丁质
酶( chitinase, EC. 3. 2. 1. 14) , 几丁质经几丁质 酶降解后生成几丁寡糖; 催化壳聚糖降解的酶
分子量/ 产酶
kD
方式
最适 pH
最适 温度
43
NA
5. 0
37
23 诱导型 4. 5～6. 5 50
43, 39. 5
36 组成型 4. 5～6. 0 40
32 诱导型 6. 5
50
37
NA
5～8
50
37, 29. 4 NA
NA
NA
29. 5 诱导型 5. 5
65
31. 5 N A
5. 7
60
等电点 pI ND ND
3
A sp er gil l us f umig atus K H94
22. 5 N A
5. 5 70～80 7. 3
3
108
4. 5～5. 5 50～60 8. 4
M at su ebact er chit osanot abid us 3001
34 诱导型 4. 0 30～40 9. 6
乙二醇壳聚糖
最适 温度
55 55
等电点 pI 8. 8 4. 9
除壳聚糖外的其他 底物特异性
胶体几丁质
参考文献
2 2
B58
50
4. 7
R hod ot orul a g raci li s
100* 组成型 4. 5
45
ND
2
P enici ll ium island icum
30 诱导型 4. 5～6. 0 45
28
NA
7. 0
50
8. 3
6
45 诱导型 6
60
NA
羧甲基纤维素
7
26 诱导型 5. 0～6. 0 50
4. 0
8
50 诱导型 7. 0
50
5. 5
胶体几丁质、乙二醇几丁质
9
B acil lus ehimensis EA G 1
31*
NA
NA
NA
NA
10
A . oryz ae IA M 2660
40
@ yhaoo. com. cn . 通 讯 作 者: 朱 旭 芬, 女, 副 教 授, 从 事 分 子 生 物 学 及 微 生 物 学 的 教 学 与 研 究. T el: 0571-88805551; E-mail: zhux ufen
@ mail. hz . z j. cn.
23 0
NA
-1, 3-葡聚糖
13
93 诱导型 4. 0
50
NA
14
第 2 期
戴 芸, 朱旭芬: 微生物壳聚糖酶的研究概况
23 1
续表 1 各类壳聚糖 酶的性质 Cont inuat ion of Table 1 Chit osanas es pr opert ies
来 源
B acil lus sp. PI-7S B acil lus megat erium P1
( 浙江大学 生物科学系, 浙江 杭州 310012)
摘 要: 壳聚糖是自然界中最丰富的多糖之一. 壳聚糖酶能够降解壳聚糖生成壳寡糖, 壳寡糖具有多种 生物学特性, 用途广泛. 壳聚糖酶主要分布在微生物和一些植物中, 理化性质较稳定. 根据其底物特异性 和断裂键的专一性可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 三类. 根据已测序壳聚糖酶的 氨基酸序列相似性, 壳聚糖酶分 别属 于糖苷水解酶 46 号、75 号和 80 号. 目前, 只有 2 种壳聚糖酶的 3 级结构被测定.
称 为壳聚糖酶 ( chit osanase, EC. 3. 2. 1. 132) , v irus PBCV-1、CVK-2) 和植物组 织中检测到
壳聚糖经壳聚糖酶降解后生成低分子量的壳寡 壳聚糖酶. 各种壳聚糖酶的具体理化性质详见
糖, 壳聚糖酶在降解壳聚糖多聚物、大规模生产 表 1[ 2～21] .
壳聚糖酶分布广泛, 到目前为止, 已从多种 微生物包括细菌( Bacillus、My x obacter 、Ent erobacter ) , 放线菌( Str ep t omy ces、N ocar dioid es) , 霉菌( A sp ergil lus、Penicill ium) , 病毒( Chlorel la
ND 9. 2
NA 7. 5 NA
除壳聚糖外的其他 底物特异性
羧甲基纤维素 几丁质
乙二醇几丁质、羧甲基纤维素
参考文献
15 16
17 18 19 20 21 21
注: * 表示 G F( 凝胶过滤) 法获得分子量, N A 表示无法获得确切资料, N D 表示未确定.
1. 1 分子量 壳 聚糖酶的分子 量一般都在 23～50 kD 之间, 相 对 低 于 几 丁 质 酶 的 分 子 量 ( 31 ～ 115 kD) . 但 也 存 在 少 数 高 分 子量 的 壳 聚 糖 酶, 如曲霉 A sp er gillus f umigat us KH-94 有 2 种壳聚糖酶, 其 中 一 种 酶 的 分 子 量 高 达 108 kD[ 3] . 1. 2 等电点与最适 pH 壳聚糖酶多数为碱性蛋白, 等电点 pI 变化 范围比较大, 在 4. 0～10. 1 之间. 来源于各类微 生物的壳聚糖酶其最适 pH 范围一般在 4. 0～ 8. 0 之间, Bacillus circulans WL -12 的 壳聚糖 酶的最适 pH 为 9. 5[ 4] . 1. 3 酶的最适反应温度与稳定性 大多数微生物的壳聚糖酶具有较好的热稳 定性, 最适反应温度在 30～60 ℃之间. Bacillus sp. str ain CK4 的壳聚糖 酶的耐热性很高, 60 ℃处理 30 m in 仍然能保持全部酶活性, 80 ℃ 处 理 30 min 和 60 m in 后 剩 余 酶 活 分 别 为 85% 、66% , 只有在 90 ℃处理 60 m in 后酶才完 全失活[ 12] . 从 Bacil lus sp. K F B-C108 纯化的 壳聚糖酶其最适温度为 55 ℃, 80 ℃热处理 10 min 或 70 ℃热处理 30min 酶活仍然保持稳定; 而且酶稳定性也比较强, 用螯合剂、烷化剂和各 种金属离子处理对酶活都没有影响, 只有 Co2+ 离子抑制酶的活性[ 12] . 1. 4 壳聚糖酶的催化性质 来源于不同微生物的壳聚糖酶对不同脱乙
31 组成型 N A
NA 10. 1
2
B acter ium sp. K -1
50 诱导型 5. 5～6. 9 60
ND
羧甲基纤维素
2
S tr ep t omyc es sp . N o. 6
26 诱导型 4. 5～6. 5 50
ND
2
S tr ep t omyc es g riseus
35 诱导型 8. 0
4. 2
2
P enici ll ium sp inul osum
ND
NA
5. 0
55
ND
2
B acil lus R4
31* 组成型 5. 6
40
8. 30
2
B acil lus sp. N o. 7-M
41 诱导型 6. 0
50
ND
羧甲基纤维素
2
B . amy loliquef aciens U T K
关 键 词: 壳聚糖; 壳聚糖酶; 糖苷水解酶; 氨基酸序列 中图分类号: Q 556 文 献标识码: A
D AI Yun, Z HU Xu-fen ( D ep t. of BioSciences, Zhej iang Univ er sity , H angz hou 310012, China) Progress of research on microbiological chitosanases. Jo ur nal o f Zhejiang U niv ersit y ( A g ric. & L ife Sci. ) , 2004, 30( 2) : 229-236 Abstract: Chit osan is o ne of t he most abundant polysacchar ides in natur e. I t consists o f -1, 4-linked D -g lucosamine ( GlcN ) and N -a cet yl- -Dg luco sam ine ( G lcN A c) residues. Chitosanases cataly ze the hydro ly tic br eaking of its gluco sidic bo nd and pro duce chito san, which ar e widely applied for var io us purposes in medicine, agr icult ur e, foo d a nd industr y . Chito sanases fo und in micro or ga nisms and som e plants have stable phy sical and chemical pro per ties. T hey ar e classified into three subclasses based o n t he substra te specificit y and the cleav age positions o f the par tially acetylated chit osan. A cco rding to t he a mino acid alig nment , mo st sequenced chit osanases belong to thr ee-g ly co side hydro lase f amilies designated as number 46, 75 and 80. T he thr ee dimensional str uct ur es hav e been deter mined only for t he chit osanases fr om S trep tomy cse sp. N 174 and Bacillus circulans M H-K 1.
浙江大学学报( 农业与生命科学版) 30( 2) : 229～236, 2004
Journal of Zhej iang University ( A gr ic. & L ife Sci. )
文章编号: 1008-9209( 2004) 02-0229-08
微生物壳聚糖酶的研究概况
戴 芸, 朱旭芬
Key words: chito san; chiot sanase; glycoside hydr olase; amino acid a lig nment
壳聚糖( chito san) 是一种阳离子型多糖, 天 然存在于接合菌、半知菌等真菌的细胞壁中, 也 可由几丁质部分或完全脱乙酰化获得. 几丁质 ( chitin) 是由 D-N-乙酰氨基葡 萄糖( GlcNA c)
壳寡糖中发挥着重要作用[ 2] .
表 1 各类壳聚糖酶的性质
T able 1 Ch itos anases propert ies
来 源
A myc olat opsi s sp. CsO -2 M uc or rouxi i
分子量/ kD 27
A 76
产酶 方式
诱导型 组成型
最适 pH 5. 3 5. 0