细菌几丁质酶的结构与功能研究进展
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究 。Ｅ—ｍａ ：ｓａｊｎ ｊ ．ｄ ．ｎ ｉ ｄｈｏｕ ＠ｎｆ ｅｕ ｃ 。 ｌ ｕ
一
２一
江苏农业科学
２１ 年第 ４ 卷第 ４ ０２ ０ 期
成桶状结构外 ， 还有一个 Ⅳ端 口折 叠丰 富的结构域 （ 丁质 几 结合 域） 和一个小 的 ｏ＋ ｔ 结构域 ， 其功能 尚不清楚。其他 １ ８
活性分别下 降了 ３ ％和 ６ ％＿ ０ ５ Ｉ 。在含有 多个结构 域的细菌 菌株 中也 发 现类 似 结果 ， 嗜 水 气 单 孢 菌 （ ｅ ｍ ｎｓ － 如 Ａｒ ｏａ ｏ
其杀虫抑 真菌的作用 ［］ 微生物学报 ， ０ ， （ ）１０— ８． Ｊ． ２ ９４ ２ ：８ １５ ０ ９
区域 。
收稿 日期 ：０ １ ０— ８ ２ １ —１ ０
ｄｇａａ ｓ ４ ｅｒｄ ｎ ０几丁质酶 Ｂ含有 ２个催化域 ， 中 Ｎ端催化 ２— 其 域 降解几丁二糖衍生物 ４ 一 ｔ ｌｍ ｅｌｅ ｌ ｍｅ ｙ ｂｌｆｒ —Ｎ， ｉ ｅ ｈｕ ｉｙ Ｎ 一ｄ ｃ． ａ
ｔ ｃｉ ｂｏｅ ｙ ｈｔ ｉｓ 的速率是 Ｃ端催化域 的 １ ． ｌ ｏ ３ ６倍 ， Ｃ端催化域 而
ｗｆｈ ｎ ８ ｚ ｏ ｇ ８＠ ｙ ｈ ｏ ｃ ｒ． ｒ ａ ｏ ． ｏ ｃｌ ｎ 。
根据几丁质结合域三维结构的不同 ， 可以分 成 Ｉ Ⅱ Ⅲ 、 和
型。真菌 和植 物的几丁质结合域属于 Ｉ型 ； 病毒和 昆虫 的几
丁质结合域 属于 Ⅱ型 ； 细菌的几丁质结合域属 于 Ⅲ型。 目前
Biblioteka Baidu
通信作者 ： 丁少军 ， ， 男 博士 ， ， 教授 博士生导师 ， 主要从事生物技术研
气单胞菌 Ａ ｒｍ ｎｚｃｖ ｅ 、 ｅ ｏａ ａｉ ） 肠杆 菌 （ ｎｅ ｂｃ ｒｓ． Ｇ一１ ｏ ａ Ｅ ｔ ｏａｔ ｐ ） ｒ ｅ 株的几丁质 酶信号肽序列完全相同。有些细菌几丁质酶基 因
育 的各个时期都需要一定量几丁质。几丁质代谢随昆虫的不 同生长发育阶段 而变化 ， 并保持相对稳定 ， 这对昆虫正常生长 发育至关重要 。高等植物 和高等动物体 内则不含几 丁质 ， 几 丁质酶对高等动物 、 物没有直接毒性 ， 植 因此选择几丁质酶来 破坏 昆虫几丁质结构或几 丁质代谢平衡 ， 于协 同防治虫 害 对 具有极 大的发展潜力 。 。 自 ２ ０世纪 ８ ０年代 以来 ， 已经从
ｃｉｎｓ ｅｅｆ ｍ ｎｏ ｏａｈｇｎｃｆｎｕ ｅ ｉｌｕ ｃｎｉＪ ． ｈｔ ａｅｇｎ ｏ ｅｔｍ ｐ ｔｏｅｉ ｇｓＶｒｃｌ ｍ ｌ ａ ｉ ］ ｉ ｒ ｕ ｔ ｉｉ ｅ ［
江苏农业科学
２１ ０ ２年第 ４ ｏ卷第 ４期
钟万芳， 丁少军．细菌几 丁质酶 的结构与功能研 究进展 ［ ］ Ｊ ．江苏农 业科 学， １ ， （ ） １ ３ ２ ２４ ４ ： — ０ ０
细菌几 丁质酶 的结构与功能研究进展
钟 万芳 ， 少军 丁
（． １ 南京林业大学 ， 江苏南京 ２０ ３ ； ． １０ ７ ２ 江苏省农 业科学 院植物保护研究所 ， 江苏南京 ２０ １ ） １０ ４
ｔｎｌｃｉｎ ｓ／ｙｏｙ ｅｐｏｕｅ ｙＢ ｃ ｌ ｐ ｍｌ Ｇ ［ ］ ｎ ｉ ａ ｈｔ ａ ｌ ｅ ｍ ｒｄ ｃｄｂ ａｉｕ ｕ ｉ Ｓ ２ Ｊ ．Ｅ － ｏ ｉｅ ｓ ｌｓ ｓ ｕ
ｚｍｅａｄＭｉ ｏｉ ｅｈ ｏｏｙ２ １ ，８ ３ ：２ ２ １ ｙ ｎ ｃ ｂａ Ｔ ｃｎｌｇ ，０ １４ （ ） ２ ５— ３ ． ｒ ｌ
能具有重要意义 。因此可以利用几丁质酶降解真菌细胞壁 中 的几丁质 ， 从而抑制甚 至杀死病原 真菌… 。几 丁质也是 昆虫 体壁 、 内外表皮 、 呼吸道 、 肠腔等组织 的主要成分 ， 昆虫生长发
由于大多数 细菌几丁质 酶为胞外酶 ， 因此都具 有信号肽 序列 ， 信号肽的剪切位 点常位 于 ２个 Ａａ残基之 间。几 丁质 ｌ 酶不同 ， 其信号肽的长度及剪切位点也各不相 同， 同源性较 但 高 的几丁质酶信号肽 的相似性也较高 ， 如黏质沙雷 氏菌 、 鼠 豚
几丁质结合域 中的芳香族氨基酸 Ｔｐ８ ｒ６ ７后 ， 本消除了其与 基 几丁质的结合能力 。 与纤维素酶 的纤维素结合域相 似 ， 丁质酶的几 丁质结 几
［］ ２刘
东， 陈月华 ， 蔡
峻 ， 苏云金芽孢杆菌几丁质 酶 Ｂ特性及 等．
合域主要负责与几丁质结合 ， 使催化域更好地发挥水解作 用。 如 Ｓｉｌ ｖ ｉ等发现 ，／ ／ｈ ｒ 几丁质酶 Ｃ ｉ ｔ Ｖ ｒ ｏ ￣ ｂｏ ｖ ｈＡ的几 丁质结合域 缺失后 ， 丧失 了结合到晶体几丁质的能力 ， 虽然该几 丁质酶仍 然能降解 晶体几 丁质 ， 但是 降解能力较野 生型几丁质 酶有所 下降” 。Ｋ ａ等发 现 缺失 了几 丁质 结 合域 的 Ａｒｍ ｎｓ ＠ｍ ｅ ｏａ ｏ ｓ． ｏ１Ｓ ２ 几 丁质酶对胶体几丁质和 晶体几 丁质 的水解 ｐＮ ．０ 一 ４
工、 修饰及蛋 白的输 出机制 不 同所 引起 的。值 得关 注 的是 ，
序列 的同源性 ， 糖苷水解酶可分为 ５ ８个家族 ， 根据该分类 方法几丁质酶属于 １ ８和 １ ９家族 。１ 族存在 于大 多数 细 ８家
Ｓｒ ｔ ｙｅ ｐｉ ｔ ｔｐｏ ｃｓ ｌａｕ ｅ ｍ ｃ ｓ的几丁质酶基因在 自身宿主中表达时可分 泌到胞外 ， 但在大肠杆菌中表达时却 留在大肠杆菌细胞内 。
１２ 催 化 域 ．
菌、 真菌、 病毒、 线虫 、 昆虫、 节肢 动物、 哺乳 动物 和一 些植 物 中 Ｊ１ ， ９家族主要存在于植物和少 数革兰 氏阳性细 菌中。细
菌几丁质酶 由于潜在 的商业用途颇受关 注。 目前 ， 助 ｘ射 借
线 晶体衍射技术和 Ｎ ＭＲ技术 ， 黏质沙雷 氏菌 （ｅｒｔ ￣ｒ ８ Ｓｒ ／ ｉ ｃ 一 ａ ａ Ｔ ｅ ｃｒ） ０ｋ ｅ￣ ６ ｕ的几 丁质酶 Ａ 和环状 芽孢 杆菌 （ ａ／ ｃｃ— ｌ Ｂ ｃ／ ｉ ｕ ／ ｒ ｌｎ） ａｓ ＷＬ一１ ６ ｕ的几丁质酶 Ａ 的三 维结构都 已被 解 ２株 ｏｋ
ａｅ ｌ ｉｔｏｅ的速率是 Ｎ端催化域 的 ２ ７倍 。进一步研究 ｃｔ ｃ ｔ ｒ ｓ ｙ ｈ ｏｉ ．
发现 ， Ｎ端催化域和 ｃ端催化域分别表现外切几丁质酶 、 内切
几 丁质酶活性 。
１ ３ 几 丁质 结合 域 ．
作者简介 ： 钟万芳 （９ ８ ） 男 ， １７ 一 ， 福建上杭人 ， 博士研究 生 ， 助理研究 员， 主要 从 事微 生 物 农 药 研 究。Ｔ ｌ （ ２ ） ４ ９ ８ １ Ｅ—ｍ ｉ ｅ： ０ ５ ８３０ ９ ； ａ： ｌ
［ ］ ａＹ ＪＹ ｎＪＰ， ｕｘＭ，ｔ ．Ｉ ｒｖｎ ｔｅｉｓｃｃｄｌ ｃｉｔ ａ ３ Ｃ ｉ ， ａ Ｈ ｅ ａ ｍｐｏｉｇ ｈ ｎｅｔ ｉａ ａｔ ｉ — １ ｉ ｖｙ ｇｉｓ ｒｓ ｔｎ ｕ ｘ ｑ ｉ ｕ ａｃ ｔｓｍｏｑ ｉｅ ｙ ｅｐｅｓ ｎ ｏ ａｎｔ ｅｉａｔＣ ｌ ｕｎ ￣ ｓｉ ｕ ｓｕｔ ｓｂ ｘｒｓｉ ｆ ｓ ｅ ｑｆ ａ ｏ ｏ ｃｉｎｓ ｅｅｃｉＣｉ ａｉｕ ｈｅｉ ［ ］ ｐｌ ｎ ｒｎＭｉｒ・ ｈｆ ａｅｇｎ Ａ Ｂ ｌ ｓｓ ａｒ ｕ Ｊ ．Ａ ｐ Ｅ ｖ ｏ ｃｏ ｉ ｈ ｎ ｃ ｌ ｐ ｃ ｓ ｉ
动物 、 植物 、 生物 中克隆获得了几 丁质酶基 因。根据氨基 酸 微
在另一种细菌中表达时 ， 信号肽剪切位点会 发生改变 ， 如环状 芽孢杆菌 ＷＬ一 ２几丁质 酶 Ａ的信号 肽剪切位 点在 Ａａ。 １ ｌ４ 一 Ａａ 间， ｌ之 ４ 而在大肠杆 菌中表达 时却 在 Ａ 一Ｌｕ， 间 。 ： ｅ， 之 信号肽剪切位点发 生改变 可能是 因为 不 同细 菌在 翻译 后加
催化域是几 丁质 酶催化几 丁质水解 的关 键区域 ， 同源性 较高 ， 都含有 ２个高度保守 的区段。其 中 Ｇｕ和 Ａｐ残基高 ｌ ｓ
度保守 ， 可能是在降解几丁质 时直接与几 丁质糖 苷键作用 的
残基 。须要指出的是 ， 催化域 的同源性与菌株 的亲缘远 近没 有关联 ， 如气单胞菌 Ａ ｒｍ ｎｓｓ． ｏ１ Ｓ一 ４菌株 的几 丁质 ｅｏ ｏａ ｐ Ｎ ．０ ２ 酶 Ｃ ｉ、 ｈ 、 ｈ ｈｌ Ｃ ｉ Ｃ ｉ ２ ３催化域 的相似性并 不高 】 。催 化域 的
析 。本文重点介绍 了细 菌几丁质酶 的结构域及其 功能 ， 旨在 为阐明其作用机理提供参考 。
１ 细菌几 丁质酶的结构域 与功 能
保守氨基酸残基 差异决定 了该酶属于糖苷水解酶 １ ８或 ｌ ９家 族， 目前 除链霉 菌属 、 气单胞 菌 Ｎ ． ０ ４ 菌株、 ｏ １ Ｓ一２ 伯克霍尔 德 氏菌等少数 细菌 的几 丁质 酶属于 １ ９家族外 ， 其他 都属 于
１ ８家族 。 有些细 菌 几 丁 质 酶 含 有 多 个 催 化 域 ， Ｍｉ ｏｕｂ ｅ 如 ｃ ｂｌ ｒ ｒ ｆ ｉ
大多数细菌几 丁质酶前体都具有相似 的结 构域 ， Ｎ端 从
到 Ｃ端依次 为信 号肽 （ｉ ａ ｐｐｉｅ 、 化域 （ ａ ｙｉ ｄ— ｓ ｎ ｌ ｅｔ ） 催 ｇ ｄ ｃｔ ｔ ｏ ｌ ａ ｃ ｍａ ） 几丁质结合 域（ ｈ ｎｂ ｄｎ ｏ ａ ） ｉ 、 ｎ ｃｉ ｉ ｉｇｄｍ ｉ 及一个短的 Ｃ端 ｉ ｔ ｎ ｎ
基金项 目： 国家 自然科学 基金 （ 编号 ：０ ０ ３ １ ； ３ ５０ ４ ） 江苏省 自然科学基 金（ 编号 ：Ｋ ０ １７ ） 江苏省农 业科技 自主 创新 资金 ［ 号 ： Ｘ Ｂ ２ １６８ ； 编 Ｃ
（９） １ ］ ０ ６５ 。
降解几丁三糖衍生 物 ４ 一ｍ ｔ ｌｍ ｅｉ ｒｌ ｅ ｙｕ ｂｌｆ ｙ —Ｎ， Ｎ 一ｔ． ｈ ｌｅ Ｎ ， ｒ ｉ
摘要 ：细菌几丁质酶 因其潜在 的应用价值而越来越 受关注 。细 菌几 丁质 酶属于 糖苷水解 酶家族 的 １ 、９家族 。 ８１ 典型的细菌几丁质酶包括将成熟几丁质酶分泌到胞外的信号肽 、 起催化作用 的催化 区、 特异性结合氨基葡萄糖及几 丁 质 的几丁质结合 区以及一个功能 尚不清楚的短的 ｃ端区域。本文重点介绍了细菌几丁质酶的结构域及其 功能 。 关键词 ：细菌 ； 几丁质酶 ； 结构域
试验证 明了这 一点 ， Ｈ ｒｔ 如 ａｄ 等突变 Ｂ ｃｌ ｉｕａｓＣ ｉ ａｉｕ ｃ ｃｌｎ ｈ ｌｓ ｒ Ａ１
家族几丁质酶也具有相同的桶状结构 ， 因此具有相 同功能。
参考 文献 ：
［ ］ ｈｓ ｉ ， ｈ ａｉ Ｓｄｇ ｉ ｅ ａ ｉ ｔ ｅｏ ｆ ｉ ｎ — １ Ｇ ａ ｍ Ａ ｍ ｄ ｎＧ，ａｅｈ Ｍ，ｔ ．Ｆｒ ｐ ｒｏ ａ ｆ ｃ ｅ Ｓ ａ １ ｓ ｒ ｔ ｂｕ
还不清楚这 ３种类型 的结合域在功能上是否存在差异 。 在许多细菌几丁质酶 的几 丁质结合域 中， 芳香族 氨基酸
Ｔｒ Ｔｐ ｙ和 ｒ 高度保守 ， 构域与纤维 素酶、 白酶 的序列也 该结 蛋 存在相似性。几 丁质酶通 过不同折叠 ， 将结合域 中的芳香族 氨基酸暴露在分 子表 面 ， 通过其 实现与几 丁质的结合 。突变
ｂｏ，０７，３ ２ ）７ ４ ７ ４ ． ｉ ２０ ７ （ ３ ：７ ４— ７ ６ ｌ
［ ］ ｈ ，ａ Ｒ ＱｕＪ ， ． ｓ ａ ｏ ｄｃａ ｃ ｒ ａ ｏ ｆ ４ Ｚ ｕＹ Ｐ Ｐ Ｊ ， ｉ ｅ ａ Ｉ ｌ ｉ ａ ｈｒ ｔ ｉ ｔｎｏ ａ ｎ ｚ ｔ １ ｏ ｔｎ ｎ ａ ｅｚ ｉ
中图分类号 ： ９ ９ １５ Ｑ ３ ．０ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ １０ （０ ２ ０ ００ — ２ １ ２— ３ ２ ２ １ ）４— ０ １ ０ ０
几丁质 （ ￣ ｎ 是真菌细胞壁 的重要成分 ， ｃｔ） ｉ 与真菌细胞 的
１ １ 信 号 肽 ．
发生和维持以及分 隔的形成 有关 ， 丁质对真菌 生长及其 功 几
一
２一
江苏农业科学
２１ 年第 ４ 卷第 ４ ０２ ０ 期
成桶状结构外 ， 还有一个 Ⅳ端 口折 叠丰 富的结构域 （ 丁质 几 结合 域） 和一个小 的 ｏ＋ ｔ 结构域 ， 其功能 尚不清楚。其他 １ ８
活性分别下 降了 ３ ％和 ６ ％＿ ０ ５ Ｉ 。在含有 多个结构 域的细菌 菌株 中也 发 现类 似 结果 ， 嗜 水 气 单 孢 菌 （ ｅ ｍ ｎｓ － 如 Ａｒ ｏａ ｏ
其杀虫抑 真菌的作用 ［］ 微生物学报 ， ０ ， （ ）１０— ８． Ｊ． ２ ９４ ２ ：８ １５ ０ ９
区域 。
收稿 日期 ：０ １ ０— ８ ２ １ —１ ０
ｄｇａａ ｓ ４ ｅｒｄ ｎ ０几丁质酶 Ｂ含有 ２个催化域 ， 中 Ｎ端催化 ２— 其 域 降解几丁二糖衍生物 ４ 一 ｔ ｌｍ ｅｌｅ ｌ ｍｅ ｙ ｂｌｆｒ —Ｎ， ｉ ｅ ｈｕ ｉｙ Ｎ 一ｄ ｃ． ａ
ｔ ｃｉ ｂｏｅ ｙ ｈｔ ｉｓ 的速率是 Ｃ端催化域 的 １ ． ｌ ｏ ３ ６倍 ， Ｃ端催化域 而
ｗｆｈ ｎ ８ ｚ ｏ ｇ ８＠ ｙ ｈ ｏ ｃ ｒ． ｒ ａ ｏ ． ｏ ｃｌ ｎ 。
根据几丁质结合域三维结构的不同 ， 可以分 成 Ｉ Ⅱ Ⅲ 、 和
型。真菌 和植 物的几丁质结合域属于 Ｉ型 ； 病毒和 昆虫 的几
丁质结合域 属于 Ⅱ型 ； 细菌的几丁质结合域属 于 Ⅲ型。 目前
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通信作者 ： 丁少军 ， ， 男 博士 ， ， 教授 博士生导师 ， 主要从事生物技术研
气单胞菌 Ａ ｒｍ ｎｚｃｖ ｅ 、 ｅ ｏａ ａｉ ） 肠杆 菌 （ ｎｅ ｂｃ ｒｓ． Ｇ一１ ｏ ａ Ｅ ｔ ｏａｔ ｐ ） ｒ ｅ 株的几丁质 酶信号肽序列完全相同。有些细菌几丁质酶基 因
育 的各个时期都需要一定量几丁质。几丁质代谢随昆虫的不 同生长发育阶段 而变化 ， 并保持相对稳定 ， 这对昆虫正常生长 发育至关重要 。高等植物 和高等动物体 内则不含几 丁质 ， 几 丁质酶对高等动物 、 物没有直接毒性 ， 植 因此选择几丁质酶来 破坏 昆虫几丁质结构或几 丁质代谢平衡 ， 于协 同防治虫 害 对 具有极 大的发展潜力 。 。 自 ２ ０世纪 ８ ０年代 以来 ， 已经从
ｃｉｎｓ ｅｅｆ ｍ ｎｏ ｏａｈｇｎｃｆｎｕ ｅ ｉｌｕ ｃｎｉＪ ． ｈｔ ａｅｇｎ ｏ ｅｔｍ ｐ ｔｏｅｉ ｇｓＶｒｃｌ ｍ ｌ ａ ｉ ］ ｉ ｒ ｕ ｔ ｉｉ ｅ ［
江苏农业科学
２１ ０ ２年第 ４ ｏ卷第 ４期
钟万芳， 丁少军．细菌几 丁质酶 的结构与功能研 究进展 ［ ］ Ｊ ．江苏农 业科 学， １ ， （ ） １ ３ ２ ２４ ４ ： — ０ ０
细菌几 丁质酶 的结构与功能研究进展
钟 万芳 ， 少军 丁
（． １ 南京林业大学 ， 江苏南京 ２０ ３ ； ． １０ ７ ２ 江苏省农 业科学 院植物保护研究所 ， 江苏南京 ２０ １ ） １０ ４
ｔｎｌｃｉｎ ｓ／ｙｏｙ ｅｐｏｕｅ ｙＢ ｃ ｌ ｐ ｍｌ Ｇ ［ ］ ｎ ｉ ａ ｈｔ ａ ｌ ｅ ｍ ｒｄ ｃｄｂ ａｉｕ ｕ ｉ Ｓ ２ Ｊ ．Ｅ － ｏ ｉｅ ｓ ｌｓ ｓ ｕ
ｚｍｅａｄＭｉ ｏｉ ｅｈ ｏｏｙ２ １ ，８ ３ ：２ ２ １ ｙ ｎ ｃ ｂａ Ｔ ｃｎｌｇ ，０ １４ （ ） ２ ５— ３ ． ｒ ｌ
能具有重要意义 。因此可以利用几丁质酶降解真菌细胞壁 中 的几丁质 ， 从而抑制甚 至杀死病原 真菌… 。几 丁质也是 昆虫 体壁 、 内外表皮 、 呼吸道 、 肠腔等组织 的主要成分 ， 昆虫生长发
由于大多数 细菌几丁质 酶为胞外酶 ， 因此都具 有信号肽 序列 ， 信号肽的剪切位 点常位 于 ２个 Ａａ残基之 间。几 丁质 ｌ 酶不同 ， 其信号肽的长度及剪切位点也各不相 同， 同源性较 但 高 的几丁质酶信号肽 的相似性也较高 ， 如黏质沙雷 氏菌 、 鼠 豚
几丁质结合域 中的芳香族氨基酸 Ｔｐ８ ｒ６ ７后 ， 本消除了其与 基 几丁质的结合能力 。 与纤维素酶 的纤维素结合域相 似 ， 丁质酶的几 丁质结 几
［］ ２刘
东， 陈月华 ， 蔡
峻 ， 苏云金芽孢杆菌几丁质 酶 Ｂ特性及 等．
合域主要负责与几丁质结合 ， 使催化域更好地发挥水解作 用。 如 Ｓｉｌ ｖ ｉ等发现 ，／ ／ｈ ｒ 几丁质酶 Ｃ ｉ ｔ Ｖ ｒ ｏ ￣ ｂｏ ｖ ｈＡ的几 丁质结合域 缺失后 ， 丧失 了结合到晶体几丁质的能力 ， 虽然该几 丁质酶仍 然能降解 晶体几 丁质 ， 但是 降解能力较野 生型几丁质 酶有所 下降” 。Ｋ ａ等发 现 缺失 了几 丁质 结 合域 的 Ａｒｍ ｎｓ ＠ｍ ｅ ｏａ ｏ ｓ． ｏ１Ｓ ２ 几 丁质酶对胶体几丁质和 晶体几 丁质 的水解 ｐＮ ．０ 一 ４
工、 修饰及蛋 白的输 出机制 不 同所 引起 的。值 得关 注 的是 ，
序列 的同源性 ， 糖苷水解酶可分为 ５ ８个家族 ， 根据该分类 方法几丁质酶属于 １ ８和 １ ９家族 。１ 族存在 于大 多数 细 ８家
Ｓｒ ｔ ｙｅ ｐｉ ｔ ｔｐｏ ｃｓ ｌａｕ ｅ ｍ ｃ ｓ的几丁质酶基因在 自身宿主中表达时可分 泌到胞外 ， 但在大肠杆菌中表达时却 留在大肠杆菌细胞内 。
１２ 催 化 域 ．
菌、 真菌、 病毒、 线虫 、 昆虫、 节肢 动物、 哺乳 动物 和一 些植 物 中 Ｊ１ ， ９家族主要存在于植物和少 数革兰 氏阳性细 菌中。细
菌几丁质酶 由于潜在 的商业用途颇受关 注。 目前 ， 助 ｘ射 借
线 晶体衍射技术和 Ｎ ＭＲ技术 ， 黏质沙雷 氏菌 （ｅｒｔ ￣ｒ ８ Ｓｒ ／ ｉ ｃ 一 ａ ａ Ｔ ｅ ｃｒ） ０ｋ ｅ￣ ６ ｕ的几 丁质酶 Ａ 和环状 芽孢 杆菌 （ ａ／ ｃｃ— ｌ Ｂ ｃ／ ｉ ｕ ／ ｒ ｌｎ） ａｓ ＷＬ一１ ６ ｕ的几丁质酶 Ａ 的三 维结构都 已被 解 ２株 ｏｋ
ａｅ ｌ ｉｔｏｅ的速率是 Ｎ端催化域 的 ２ ７倍 。进一步研究 ｃｔ ｃ ｔ ｒ ｓ ｙ ｈ ｏｉ ．
发现 ， Ｎ端催化域和 ｃ端催化域分别表现外切几丁质酶 、 内切
几 丁质酶活性 。
１ ３ 几 丁质 结合 域 ．
作者简介 ： 钟万芳 （９ ８ ） 男 ， １７ 一 ， 福建上杭人 ， 博士研究 生 ， 助理研究 员， 主要 从 事微 生 物 农 药 研 究。Ｔ ｌ （ ２ ） ４ ９ ８ １ Ｅ—ｍ ｉ ｅ： ０ ５ ８３０ ９ ； ａ： ｌ
［ ］ ａＹ ＪＹ ｎＪＰ， ｕｘＭ，ｔ ．Ｉ ｒｖｎ ｔｅｉｓｃｃｄｌ ｃｉｔ ａ ３ Ｃ ｉ ， ａ Ｈ ｅ ａ ｍｐｏｉｇ ｈ ｎｅｔ ｉａ ａｔ ｉ — １ ｉ ｖｙ ｇｉｓ ｒｓ ｔｎ ｕ ｘ ｑ ｉ ｕ ａｃ ｔｓｍｏｑ ｉｅ ｙ ｅｐｅｓ ｎ ｏ ａｎｔ ｅｉａｔＣ ｌ ｕｎ ￣ ｓｉ ｕ ｓｕｔ ｓｂ ｘｒｓｉ ｆ ｓ ｅ ｑｆ ａ ｏ ｏ ｃｉｎｓ ｅｅｃｉＣｉ ａｉｕ ｈｅｉ ［ ］ ｐｌ ｎ ｒｎＭｉｒ・ ｈｆ ａｅｇｎ Ａ Ｂ ｌ ｓｓ ａｒ ｕ Ｊ ．Ａ ｐ Ｅ ｖ ｏ ｃｏ ｉ ｈ ｎ ｃ ｌ ｐ ｃ ｓ ｉ
动物 、 植物 、 生物 中克隆获得了几 丁质酶基 因。根据氨基 酸 微
在另一种细菌中表达时 ， 信号肽剪切位点会 发生改变 ， 如环状 芽孢杆菌 ＷＬ一 ２几丁质 酶 Ａ的信号 肽剪切位 点在 Ａａ。 １ ｌ４ 一 Ａａ 间， ｌ之 ４ 而在大肠杆 菌中表达 时却 在 Ａ 一Ｌｕ， 间 。 ： ｅ， 之 信号肽剪切位点发 生改变 可能是 因为 不 同细 菌在 翻译 后加
催化域是几 丁质 酶催化几 丁质水解 的关 键区域 ， 同源性 较高 ， 都含有 ２个高度保守 的区段。其 中 Ｇｕ和 Ａｐ残基高 ｌ ｓ
度保守 ， 可能是在降解几丁质 时直接与几 丁质糖 苷键作用 的
残基 。须要指出的是 ， 催化域 的同源性与菌株 的亲缘远 近没 有关联 ， 如气单胞菌 Ａ ｒｍ ｎｓｓ． ｏ１ Ｓ一 ４菌株 的几 丁质 ｅｏ ｏａ ｐ Ｎ ．０ ２ 酶 Ｃ ｉ、 ｈ 、 ｈ ｈｌ Ｃ ｉ Ｃ ｉ ２ ３催化域 的相似性并 不高 】 。催 化域 的
析 。本文重点介绍 了细 菌几丁质酶 的结构域及其 功能 ， 旨在 为阐明其作用机理提供参考 。
１ 细菌几 丁质酶的结构域 与功 能
保守氨基酸残基 差异决定 了该酶属于糖苷水解酶 １ ８或 ｌ ９家 族， 目前 除链霉 菌属 、 气单胞 菌 Ｎ ． ０ ４ 菌株、 ｏ １ Ｓ一２ 伯克霍尔 德 氏菌等少数 细菌 的几 丁质 酶属于 １ ９家族外 ， 其他 都属 于
１ ８家族 。 有些细 菌 几 丁 质 酶 含 有 多 个 催 化 域 ， Ｍｉ ｏｕｂ ｅ 如 ｃ ｂｌ ｒ ｒ ｆ ｉ
大多数细菌几 丁质酶前体都具有相似 的结 构域 ， Ｎ端 从
到 Ｃ端依次 为信 号肽 （ｉ ａ ｐｐｉｅ 、 化域 （ ａ ｙｉ ｄ— ｓ ｎ ｌ ｅｔ ） 催 ｇ ｄ ｃｔ ｔ ｏ ｌ ａ ｃ ｍａ ） 几丁质结合 域（ ｈ ｎｂ ｄｎ ｏ ａ ） ｉ 、 ｎ ｃｉ ｉ ｉｇｄｍ ｉ 及一个短的 Ｃ端 ｉ ｔ ｎ ｎ
基金项 目： 国家 自然科学 基金 （ 编号 ：０ ０ ３ １ ； ３ ５０ ４ ） 江苏省 自然科学基 金（ 编号 ：Ｋ ０ １７ ） 江苏省农 业科技 自主 创新 资金 ［ 号 ： Ｘ Ｂ ２ １６８ ； 编 Ｃ
（９） １ ］ ０ ６５ 。
降解几丁三糖衍生 物 ４ 一ｍ ｔ ｌｍ ｅｉ ｒｌ ｅ ｙｕ ｂｌｆ ｙ —Ｎ， Ｎ 一ｔ． ｈ ｌｅ Ｎ ， ｒ ｉ
摘要 ：细菌几丁质酶 因其潜在 的应用价值而越来越 受关注 。细 菌几 丁质 酶属于 糖苷水解 酶家族 的 １ 、９家族 。 ８１ 典型的细菌几丁质酶包括将成熟几丁质酶分泌到胞外的信号肽 、 起催化作用 的催化 区、 特异性结合氨基葡萄糖及几 丁 质 的几丁质结合 区以及一个功能 尚不清楚的短的 ｃ端区域。本文重点介绍了细菌几丁质酶的结构域及其 功能 。 关键词 ：细菌 ； 几丁质酶 ； 结构域
试验证 明了这 一点 ， Ｈ ｒｔ 如 ａｄ 等突变 Ｂ ｃｌ ｉｕａｓＣ ｉ ａｉｕ ｃ ｃｌｎ ｈ ｌｓ ｒ Ａ１
家族几丁质酶也具有相同的桶状结构 ， 因此具有相 同功能。
参考 文献 ：
［ ］ ｈｓ ｉ ， ｈ ａｉ Ｓｄｇ ｉ ｅ ａ ｉ ｔ ｅｏ ｆ ｉ ｎ — １ Ｇ ａ ｍ Ａ ｍ ｄ ｎＧ，ａｅｈ Ｍ，ｔ ．Ｆｒ ｐ ｒｏ ａ ｆ ｃ ｅ Ｓ ａ １ ｓ ｒ ｔ ｂｕ
还不清楚这 ３种类型 的结合域在功能上是否存在差异 。 在许多细菌几丁质酶 的几 丁质结合域 中， 芳香族 氨基酸
Ｔｒ Ｔｐ ｙ和 ｒ 高度保守 ， 构域与纤维 素酶、 白酶 的序列也 该结 蛋 存在相似性。几 丁质酶通 过不同折叠 ， 将结合域 中的芳香族 氨基酸暴露在分 子表 面 ， 通过其 实现与几 丁质的结合 。突变
ｂｏ，０７，３ ２ ）７ ４ ７ ４ ． ｉ ２０ ７ （ ３ ：７ ４— ７ ６ ｌ
［ ］ ｈ ，ａ Ｒ ＱｕＪ ， ． ｓ ａ ｏ ｄｃａ ｃ ｒ ａ ｏ ｆ ４ Ｚ ｕＹ Ｐ Ｐ Ｊ ， ｉ ｅ ａ Ｉ ｌ ｉ ａ ｈｒ ｔ ｉ ｔｎｏ ａ ｎ ｚ ｔ １ ｏ ｔｎ ｎ ａ ｅｚ ｉ
中图分类号 ： ９ ９ １５ Ｑ ３ ．０ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ １０ （０ ２ ０ ００ — ２ １ ２— ３ ２ ２ １ ）４— ０ １ ０ ０
几丁质 （ ￣ ｎ 是真菌细胞壁 的重要成分 ， ｃｔ） ｉ 与真菌细胞 的
１ １ 信 号 肽 ．
发生和维持以及分 隔的形成 有关 ， 丁质对真菌 生长及其 功 几