亚侧耳对木质纤维素的降解分析及部分关键酶的研究

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:godbless97
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亚侧耳作为木腐型真菌,通过分泌木质纤维素降解酶对培养料进行降解,以获取生长所需的营养物质。本研究通过初步探究亚侧耳生长过程中木质纤维素降解酶的活性及木质纤维素结构变化的表征,进一步了解培养料中木质纤维素的利用情况与亚侧耳生长发育的关系,并对亚侧耳子实体中部分相关降解酶进行了研究。对亚侧耳四个栽培时期(原料、发菌期、原基期、幼菇期)培养料中的部分木质纤维素降解酶类进行了活性追踪。在栽培早期淀粉酶的活性较高,栽培全程漆酶和锰过氧化物酶的活性均较高,并在原基期达到最高值。木聚糖酶和羧甲基纤维素酶的活性在原基形成后迅速升高,并在幼菇期达到峰值。通过分子量测定、糖分析、傅立叶红外光谱分析以及扫描电镜分析等技术措施对四个时期培养料中的木质纤维素组分的结构表征进行了研究。实验证明,亚侧耳发菌阶段优先利用栽培料中的淀粉供给生长所需的碳源,而后分泌漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶对木质素进行降解。木质素结构的破坏使得亚侧耳的菌丝可以进入到木质纤维素结构内部,通过分泌木聚糖酶和羧甲基纤维素酶对纤维素和半纤维素进行降解以为其生长提供碳源。以通过种源关系鉴定的亚侧耳的干子实体为实验材料,综合运用离子交换层析、蓝胶亲和层析、凝胶过滤层析等蛋白质纯化手段对亚侧耳中的部分降解酶一木聚糖酶、漆酶、核糖核酸酶进行了分离纯化,丰富了大型真菌漆酶、木聚糖酶和核糖核酸酶的来源。对它们的生理生化性质的分析为后期的大规模生产和应用提供了理论依据。亚侧耳木聚糖酶是一个29.6 kDa的双亚基蛋白,最适反应pH为4.2,最适反应温度为50 ℃,最适作用底物为桦木木聚糖。Ca2+可以增强酶的活性,Hg2+、Cu2+等重金属离子对酶的活性具有较高的抑制作用。通过HPAEC-PAD和MALDI-TOF-MS两种检测手段对木聚糖和寡聚木糖的降解产物进行分析,证明该木聚糖酶兼具转苷酶、β-1,4-外切木聚糖酶和β-木糖苷酶活性。亚侧耳漆酶是一个分子量为57.8 kDa的单亚基蛋白,经LC-LTQ测序得到可信度高的五段序列,其中肽段HSL3和HSL4位于漆酶的铜还原酶超家族结构域,序列高度保守。该漆酶的最适反应pH为6.8,最适反应温度为30 ℃,最适作用底物为ABTS。Fe2+对其活性具有很强的抑制作用,Al3+、Mg2+和Ca2+次之,Mn2+和K+对漆酶活性的影响不大,Cu2+和Zn2+可以不同程度的增强漆酶的活性。DMSO、EDTA、β-ME、SDS和L-半胱氨酸对漆酶活性的抑制作用证明亚侧耳漆酶是一个具有二硫键和分子间氢键的含铜蛋白。漆酶对染料RBBR、CBB、M-GR、R-RV、K-BR、A-OR、RES和RW均有不同程度的降解,脱色率由大到小依次为:M-GR > RBBR > CBB > R-RV >A-OR > RES > K-BR > RW。亚侧耳核糖核酸酶是一个分子量为27.0 kDa的单亚基蛋白,最适反应温度是80 ℃,最适反应pH为5.0。对四种寡聚核糖核苷酸的降解活性由高到低依次为poly (C) > poly (U) > poly (A) >poly(G)。通过测序得到与其他大型真菌同源性较低的部分N端序列(TVGGSLAEKGN)。不同浓度的核糖核酸酶对人肝癌细胞株MBL2和小鼠白血病细胞株L1210的增殖以及HIV-1逆转录酶的活性均有不同程度的抑制,IC50分别为40.3μM、20.8μM和49.9μM。
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