褐藻胶裂解酶的研究进展

合集下载

褐藻胶裂解酶基因alyB的重组表达及性质研究

褐藻胶裂解酶alyB基因的重组表达及其性质研究摘要褐藻胶裂解酶是通过β-消去机制降解褐藻胶，它不但作为工具酶用于褐藻寡糖的制备，而且本身具有一定的药用价值。

然而，由于褐藻胶裂解酶分离纯化困难以及酶活性低等原因，迄今为止没有一种产业化的褐藻胶裂解酶。

因此，寻找高活力的新褐藻胶裂解酶具有重要的理论意义和明确的应用前景。

本文利用pET24a（+）建立了alyB的高效表达载体，在大肠杆菌BL21(DE3)中进行了重组表达。

重组AlyB用DEAE Sepharose Fast Flow柱离子交换层析纯化为电泳纯，其分子量通过SDS-PAGE电泳分析为35.6 kDa，与其理论分子量一致。

重组AlyB反应最适pH值为7.5，最适反应温度为40℃。

AlyB在60℃100mM PB (pH7.5)中保存1h后，会失去约90%的活性。

Ba2+、Mg2+、K+、(NH4)2SO4和EDTA显著地增强AlyB的活性。

关键词：褐藻胶裂解酶；重组表达；性质The expression and Characterization of Gene alyBencoding Alginate LyaseAbstractAlginate lyase degrades alginate through beta-elimination mechanism. It is not only a tool for the preparation of alginate oligosaccharides, but also has some medicinal value. However, because of difficulties in purification of alginate lyase and its low activity, none of the industrialized alginate lyase is found so far . Therefore, search for new highly dynamic alginate lyase has important theoretical value and specific prospect. Using pET24a（+）as an efficient expression vector of alyB, the recombinant gene is expressed in E. coli BL21 (DE3).The recombinant AlyB is purified to electrophoretic homogeneity by DEAE Sepharose Fast Flow chromatography, and the molecular weight of AlyB is estimated to be 35.6 kDa by SDS-PAGE, consistent with its theoretical molecular weight. AlyB exhibites optimum pH at 7.5 and optimum temperature at 40℃. After preserved for 1h at 60℃in 100mM PB (pH 7.5), AlyB loses about 90% of its activity. Ba2+, Mg2+, K+, (NH4)2SO4 and EDTA significantly enhance the activity of AlyB.Key words ：Alginate lyase Expression Characterization目录第一章引言 (4)1、褐藻胶 (4)1.1 褐藻胶的基本结构 (4)1.2 褐藻胶的来源 (5)1.3 褐藻胶寡糖及褐藻多糖生物活性研究 (5)1.4 褐藻多糖在细菌生物膜中的生物功能 (6)2、褐藻胶裂解酶 (7)2.1 褐藻胶裂解酶的来源 (7)2.2 褐藻胶裂解酶的底物特异性 (8)2.3 褐藻胶裂解酶的分类 (8)2.4 褐藻胶裂解酶的作用机制 (9)2.5 褐藻胶裂解酶的活性测定方法 (9)2.6 褐藻胶裂解酶的生物学功能 (10)2.7 褐藻胶裂解酶的应用 (11)3、小结 (12)第二章褐藻胶裂解酶AlyB的制备及分离纯化 (13)1、实验材料 (13)1.1菌株与培养基 (13)1.2 试剂 (13)1.3 仪器 (13)2、实验方法 (14)2.1 AlyB的制备 (14)2.2 AlyB的纯化 (14)2.2.1 硫酸铵沉淀 (14)2.2.2 DEAE Sepharose Fast Flow柱离子交换层析 (14)2.3 酶活的紫外吸收法测定 (14)3、结果 (15)3.1 AlyB分离纯化 (15)3.1.1 硫酸铵沉淀 (15)3.1.2 DEAE Sepharose Fast Flow柱离子交换层析 (15)3.2 褐藻胶裂解酶AlyB的性质分析 (15)3.2.1 温度对酶活性的影响 (15)3.2.2 pH对酶活性的影响 (16)3.2.3 EDTA、金属离子对酶活性的影响 (16)4、讨论 (17)参考文献 (19)第三章致谢 (22)第一章引言近年来，伴随着海洋热，越来越多的人开始关注海洋，尤其关注海洋药物的开发及研究。

褐藻胶裂解酶及其裂解产物的研究进展

食品研究与开发２００６．Ｖｏｌ．２７．ＮＯ．１１褐藻胶是褐藻酸盐、褐藻酸及其衍生物的统称，是从海带、马尾藻、巨藻等褐藻间质中提取的多糖聚合物。

主要由１，４－β－Ｄ－甘露糖醛酸（Ｍ）及其Ｃ５差向异构体１，４－α－Ｌ－古罗糖醛酸（Ｇ）两种糖醛酸单体聚合而成。

聚合方式有四种：可以由多聚β－Ｄ－甘露糖醛酸（ＰｌｏｙＭ）或多聚α－Ｌ－古罗糖醛酸（ＰｌｏｙＧ）构成均聚物，也可以由ＭＧ交替（ＰｏｌｙＭＧ）或Ｍ、Ｇ以不同比例随机构成杂聚物［１］。

近年来，褐藻胶的开发利用引起了人们广泛重视，对褐藻胶裂解酶及其降解产物的研究成为热点。

本文就这两方面作较为详细的总结与阐述。

１褐藻胶裂解酶１．１来源褐藻胶裂解酶主要有三个来源：第一类是动物源的褐藻胶裂解酶，包括海洋软体动物和棘皮动物等。

１９８４年，国内的朱仁华等［２］从朝鲜花冠小月螺、单齿螺和褐疣荔枝螺３种海螺中分离得到褐藻胶裂解酶的粗酶提取液，用粘度法测定了酶活力，尤以朝鲜花冠小月螺的分解活性最高。

１９８７年，Ｋｌｏａｒｅｇ等［３］从海兔内脏中制备出褐藻酸酶，用于墨角藻合子的去壁，制备出了原生质体。

１９８９年，Ｙａｍａｇｕｃｈｉ等［３］从海螺、鲍的内脏中制备出褐藻解壁酶，用于某些褐藻的细胞解离。

第二类是植物源的褐藻胶裂解酶，包括巨藻、泡叶藻、掌状海带、克氏海带等海藻。

１９６６年，ＬｉｎＹ．Ｔ．等［４］从海洋褐藻ＦｕｃｕｓｇａｒｄｎｅｒｉＳｉｌｖａ中分离提纯出褐藻酸酶。

１９９９年，Ｋｒａｉｗａｔｔａｎａｐｏｎｇ等［５］自腐败海藻ｋｏｍｂｕ中分离出一株褐藻胶酶高产菌Ｎ－１，并对其降解酶基因进行了克隆和测序。

第三类是微生物源的褐藻胶裂解酶，包括海洋细菌、土壤细菌和真菌等。

１９８４年，Ｊｅｆｆｒｅｙ等［６］以褐藻酸钠为惟一碳源，从土壤和海水中分离出产生褐藻酸裂解酶的芽孢杆菌，胞外酶表现出明显的内切甘露糖醛酸裂解酶性质，酶的分子量约为４０ｋＤ。

２００１年，Ｉ－ｗａｍｏｔｏ［７］等人研究发现埃氏别单胞菌（Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓｓｐ．）可以产生一种褐藻酸胞内裂解酶，分子量为３３．９ｋＤ，ｐＩ为３．８，在ｐＨ７．５￣８．０时，具有最高活性。

褐藻酸裂解酶的结构、性质及应用

褐藻酸裂解酶的结构、性质及应用Hee Sook Kim，Choul-Gyun Lee and Eun Yeol Lee摘要褐藻胶是一种线性多糖，由β-D-甘露糖醛酸（M）与其差向异构体α-L-古洛糖醛酸（G）通过1，4糖苷键连接形成不同的结构。

褐藻酸裂解酶因其高粘度及凝胶作用可作为一种食品添加剂来改善食品的质地。

该酶可以通过β-消除机制裂解糖苷键来降解褐藻胶，产生一个具有非还原末端的结构。

褐藻寡糖已被发现具有促进人内皮细胞生长以及巨噬细胞细胞因子释放的作用。

褐藻胶可以通过褐藻酸裂解酶的内切及外切作用，降解为含有不饱和键的单糖。

因此，在不久的将来，褐藻酸裂解酶有潜力作为生物催化剂，以褐藻胶作为可再生资源生产生化试剂及生物燃料。

本文介绍了不同的褐藻酸裂解酶的结构、功能并对褐藻酸裂解酶的应用前景进行了讨论。

关键词褐藻胶；褐藻酸裂解酶；褐藻寡糖；不饱和单糖1 介绍褐藻胶是一种线性多糖，其中其中β-D-甘露糖醛酸（M）与其差向异构体α-L-古洛糖醛酸(G)通过1.4糖苷键按照不同顺序连接而成，其中α-L-古洛糖醛酸是β-D-甘露糖醛酸的C5异构体。

这两种糖醛酸可以形成聚甘露糖醛酸和聚古洛糖醛酸以及甘露糖醛酸与古洛糖醛酸的随机聚合物。

褐藻胶在自然界存量丰富，其作为藻类植物的组成成分，占到了藻类植物干重的44%。

一些细菌也可以合成褐藻胶。

目前，褐藻胶主要用作食品添加剂来改变食物的质感，也被用作固定细胞及组织的介质。

商品级的褐藻胶可通过从海洋大型藻类中提取的方式生产。

褐藻酸裂解酶通过β-切割糖苷键来降解褐藻胶，生产多种以不饱和糖醛酸作为非还原末端的寡糖以及不饱和糖醛酸单体。

多种褐藻酸裂解酶已从海藻、海洋无脊椎动物、海洋及部分土壤微生物中分离得到。

褐藻酸裂解酶可以依据底物特异性分为PM特异性、PG特异性、PMG特异性。

对于相应的底物特异性，褐藻酸裂解酶具有内切酶与外切酶两种活性。

褐藻寡糖已经显现出许多引人注目的生物活性，它可以促进人内皮细胞的生长以及巨噬细胞细胞因子的释放。

褐藻胶裂解酶基因在大肠杆菌中的表达及其酶学性质

褐藻胶裂解酶基因在大肠杆菌中的表达及其酶学性质汪立平，刘玉佩，孙晓红，赵勇(上海海洋大学食品学院，上海201306)摘要：作者从蜡样芽孢杆菌F1—5—10中提取D N A，通过PC R克隆得到褐藻胶裂解酶基因后，将其构建到pE T一30a(+)上并在大肠杆菌B I。

2l菌株中进行高效诱导表达。

继而对纯化得到的褐藻胶裂解酶蛋白进行活性检测和酶学特性研究。

实验结果表明：PC R扩增出1035bp大小的褐藻胶裂解酶基因al gl(G e nB a nk登录号：G U585575)，SD孓PA G E电泳结果显示出相对分子质量约为45ooO的特异性蛋白质条带。

表达条件优化实验结果表明O。

4m m ol／L浓度的I P T G32℃诱导4h重组蛋白的表达量最高，约占菌体总蛋白质质量的36％。

测定褐藻胶裂解酶酶活性，酶活力为11．7U／m g。

酶学性质研究表明：A LG L的酶活最适温度为35℃，热稳定性较差，最适pH值为6．6，C a”、M92对酶活有激活作用，A I。

G I。

催化褐藻胶的K。

值为1．89m g／m L，V。

为15．0l U／m L。

关键词：褐藻胶裂解酶；蜡样芽孢杆菌；原核表达中图分类号：Q78文献标志码：A文章编号：1673一1689(2012)02—189一06E xpr es s i on of A l gi nat e l yas e G ene i n E．cD Z f andC har act er i zat i on of t he E nzym eW．A N G Li一户i，29，L J【，Y k一夕Pi，SU N X i口。

一^o，zg，Z H A O Y b咒g(C onegP of Fo od S c i e nce and Tec hn0109y，Shangh a j()c e an U ni ve r s i t y，S hanghaj201306，C hi na)A bs t m ct：T he臼ZgZ gene(G enB ank ac ces si on num ber：G U585575)e ncodi ng al gi nat e l yase(A LG L)f r om B口fi ZZ比s f e，．P“s Fl一5—10w as cl oned i nt o t he ve ct o r pE T一30a and expr ess ed i nE s c^Pr i f^i口f D Zi B L21i n t hi s s t udy．T he opt i m um e xpr e s si on condi t i ons of al gl i n．E．fD￡i w ass t udy and l i st ed as f ol l ow s：t he conc ent r at i on of I PT G O．4m m ol／L，expr es s i on t i m e4h，ande xpr e s si on t em per at ur e32℃．U nder t he opt i m um condi t i。

海洋弧菌褐藻胶裂解酶的分离纯化及性质

____________________________________________________________w_w_w_._p_a_p_e_r_._e_d_u_._c_n_
ΙΣΣΝ 2
生物化学与生物物理学报
≤×
≤
≤
° ≠≥ ≤ ≥ ≤
ΧΝ 2
±
海洋弧菌褐藻胶裂解酶的分离纯化及性质
宋凯于文功 3 韩峰韩文君李京宝
≤×
≤
≤
° ≠≥ ≤ ≥ ≤
∂
Ταβλε 3 Συβστρατε σπεχιφιχιτψ οφ αλγινατε λψασε φρο µ ς ιβριο σπ . ΘΨ101
≥∏ ≥∏
° °
√√
利用自制的
和
对酶的底物特
异性进行初步研究结果表明 ςιβριο σπ ± ≠ 产
生的褐藻胶裂解酶对两种底物具有相同的活性表
为一个酶活
力单位 ∀
温度对酶活性的影响酶液分别在 ε !
ε ! ε ! ε ! ε ! ε ! ε ! ε 下保温
迅速冷却至 ε 紫外吸收法测定酶活性同
时分别测定酶液在不同温度下的活性以确定酶
反应的最适温度 ∀
对酶活性的影响缓冲液体系为
° 2柠檬酸
∗
°2
°
∗
× 2≤
∗
甘氨酸2
∗
∀酶分
别溶于上述缓冲液中 ε 保温
Ταβλε 1 Α συ µ µ αρψ οφ αλγινατε λψασε πυριφιχατιον (φρο µ 4 .0 Λ χυλτυρε)
× °∏
≤∏ ∏ ∏
≥
⁄∞ ∞ ≥
ƒƒ
≥∏ ¬

褐藻胶降解过程及链剪切模型的研究

褐藻胶降解过程及链剪切模型的研究佳薇1,陈静静1,1,"12（1.江南大学食品学院，江苏无锡214122；2.江南大学食品安全国际联合实验室，江苏无锡214122）摘要：利用多角度激光光散射检测器(GPC-MALLS)研究了褐藻胶裂解酶(alginate lyase&和纤维素酶(Cellulase)一步法和分步法降解方式下褐藻胶产物相对分子质量参数的变化，分析并确定了链剪切模型及低相对分子质量褐藻胶降解条件。

结果表明Cellulase无法单独作用于褐藻胶。

alginate lyase表现为多次剪切模型和中央剪切模型,alginate lyase分步降解法(iA)提高了酶利用率。

alginate lyase降解条件：一步法反应控制在2h内，分步法控制在5h内，酶添加量为2.56-10.24U/mg o分步法中进一步探究了alginate lyase和Cellulase的协同作用，加酶间隔时间为0min(iACS) ,30min(iACM),60min(iACE)。

结果表明:alginate lyase主要作用于M C!1x105的相对分子质量组分‘Cellulase主要作用于1x104~1x105的相对分子质量组分。

iACE法中产物PDI保持稳定且无限趋近于2,呈现出随机剪切模型。

iACS和iACM法中使产物相对分子质量组分增加，PDI值上升至5.14和7.02。

关键词：褐藻胶裂解酶；纤维素酶;链剪切模型；褐藻胶；多角度激光散射检测器中图分类号:Q539文章编号:1673-1689(2021)01-0043-08DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.006Degradation Process and Chain Scission Models of AlginateDuring Enzymatic HydrolysisCHEN Jiawei1,CHEN Jingjing1,ZHANG Tao1,JIANG Bo*1#2(1.School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi214122,China; 2.International Joint Laboratory on Food Safety,Jiangnan University,Wuxi214122,China)Abstract:The changes of molecular weight parameters of alginates hydrolyzed by alginate lyase (ALyase)and cellulase using one-step and step-by-step methods were studied by GPC-MALLS.The chain shear models and the degradation conditions were determined.The results showed cellulasehad no function on alginate if used alone.Multiple shear model and central shear model were observed when alginate lyase used.Furthermore,the utilization rate was improved with thestep-by-step method of alginate lyase.The duration of one-step and step-by-step degradation using2.56〜10.24U/mg alginate lyase were with in2h and5h,respectively.The synergistic effect of alginate lyase with cellulase was further explored by step-by-step method at0min(iACS),30min (iACM),60min(iACE).Alginate lyase preferred to take effect on the alginates of molecular weight(M w)!1x105,while cellulase preferred to1x104〜1x105g/mol.The PDI values were stable and收稿日期：2020-03-08基金项目：国家自然科学基金项目(31871745)；国家&十三五’重点研发计划项目(2017YFC1600902)；国家食品科学技术一级学科计划项目(JUFSTR20180203)Op通信作者：江波(1962—),男，博士，教授，博士研究生导师，主要从事食品生物技术研究(Email：*******************.cn很2021年第40卷第1期CHEN Ji-wei,et al；Degradation Process and Chain Scission Models ofAlginate During Enzymatic Hydrolysisapproached to2infinitely in the iACE method,showing a random shear model.In the iACS and iACM methods,the hydrolyzed products varied in components with increased molecular weight,andtheir PDI values rose to5.14and7.02respectively.Keywords:alginate lyase,cellulase,chain scission mode,algin,GPC-MALLS大量研究已证明褐藻胶作为水溶性膳食纤维，具有抗菌、降血糖等生理特性[1-3]o但天然褐藻胶是一种生物大分子，相对分子质量集中在4x105~ 8x10s,即使在低浓度下形成的溶液黏度也很高，流动性与适口性差，使其无法应用到食品体系中发挥重要生理特性$与天然褐藻胶相比，低相对分子质量的褐藻胶不仅具有一定的成膜性，可减缓碳水化合物的吸收速度，同具有的菌：可作为水溶性膳食纤维等特点叫，多糖相对分子质量分度也是其生理特性的重要参数$因，低相对分子质量及相对分子质量分布范围窄的褐藻胶的研可为开性食品「提理$在数的研集中在褐藻胶，褐藻胶的降用物理化方法如伽马射线法、法、法、氧化法,但降低，应生糖链聚集!5旳。

黄杆菌褐藻胶裂解酶的高效表达及其在褐藻寡糖制备中的应用

黄杆菌褐藻胶裂解酶的高效表达及其在褐藻寡糖制备中的应用江君1，刘军1，杨绍青1，马帅1，闫巧娟2，江正强1,*（1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，中国轻工业食品生物工程重点实验室，北京100083；2.中国农业大学工学院，北京100083）摘要：研究黄杆菌褐藻胶裂解酶基因（rFlAlyA）在枯草芽孢杆菌中的高效表达，高密度发酵48 h最高酶活力为2 550 U/mL，蛋白质量浓度达4.5 mg/mL。

经(NH4)2SO4沉淀和SP强阳离子交换柱纯化后得到电泳级纯酶，分子质量约为30 kDa。

褐藻胶裂解酶rFlAlyA最适pH值为7.5，在pH 4.0～11.0范围内可保持80%以上酶活力；最适温度为50 ℃，在50 ℃及以下可保持80%以上酶活力。

底物特异性分析表明，rFlAlyA特异性降解聚甘露糖醛酸片段，最短链底物为甘露糖醛酸三糖。

rFlAlyA在最适条件下酶解褐藻酸钠4 h后还原糖质量浓度达33 mg/mL，底物转化率为70.1%，电喷雾电离-质谱分析酶解产物的聚合度（degree of polymerization，DP）为1～8，离子色谱分析显示DP=3时相对含量最高，为34.0%。

结果表明，经枯草芽孢杆菌高效表达的rFlAlyA可用于制备褐藻寡糖。

关键词：褐藻胶裂解酶；黄杆菌；枯草芽孢杆菌；高密度发酵；褐藻寡糖High Level Expression of Alginate Lyase from Flavobacterium sp. and Its Application in Preparation of Alginate Oligosaccharides JIANG Jun1, LIU Jun1, YANG Shaoqing1, MA Shuai1, YAN Qiaojuan2, JIANG Zhengqiang1,*(1. Key Laboratory of Food Bioengineering (China National Light Industry), College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China; 2. College of Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China) Abstract: High-efficiency expression of the alginate lyase gene (rFlAlyA) from Flavobacterium sp. in Bacillus subtilis was studied. After high cell-density fermentation for 48 h, the enzymatic activity reached the highest level of 2 550 U/mL with a protein content of 4.5 mg/mL. The rFlAlyA, with a molecular mass of about 30 kDa, was purified to electrophoretic homogeneity after fractionation with (NH4)2SO4 and ion exchange chromatography on SP strong cation exchange column. Maximal enzymatic activity was observed at pH 7.5 and 50 ℃. The enzyme showed good stability at pH 4.0−11.0 and was thermostable up to 50 ℃, retaining over 80% of its activity. The substrate specificity indicated that rFlAlyA was a polymannuronate lyase with trisaccharide being the shortest-chain substrate. For alginate oligosaccharides production, sodium alginate was reacted with rFlAlyA under the optimal conditions for 4 h, giving a final concentration of reducing sugar of 33 mg/mL in the reaction mixture and a conversion rate was 70.1%. Electrospray ionization tandem mass spectrometry showed that the degree of polymerization (DP) of the hydrolysates was 1 to 8 and trisaccharide was the most abundant, which accounted for 34.0% of the total components when the DP was 3. The findings of this study indicated that the recombinant alginate lyase could be applied for the production of alginate oligosaccharides.Keywords: alginate lyase; Flavobacterium sp.; Bacillus subtilis; high cell-density fermentation; alginate oligosaccharidesDOI:10.7506/spkx1002-6630-20191213-149中图分类号：Q814 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2021）04-0145-08引文格式：江君, 刘军, 杨绍青, 等. 黄杆菌褐藻胶裂解酶的高效表达及其在褐藻寡糖制备中的应用[J]. 食品科学, 2021, 42(4): 145-152. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191213-149. JIANG Jun, LIU Jun, YANG Shaoqing, et al. High level expression of alginate lyase from Flavobacterium sp. and its application in preparation of alginate oligosaccharides[J]. Food Science, 2021, 42(4): 145-152. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191213-149. 收稿日期：2019-12-13基金项目：“十三五”国家重点研发计划重点专项（2017YFD0400204）第一作者简介：江君（1995—）（ORCID: 0000-0001-9267-0500），男，博士，研究方向为食品生物技术。

褐藻胶裂解酶的研究进展

褐藻胶是一种由 α － L－古罗糖醛酸（ G ）和其 C5 差向异构体 α － D－甘露糖醛酸（ M ）随机结合而成的线性高分子多糖，聚合方式包括三种：聚古罗糖醛酸（ polyG ）、聚甘露糖醛酸（ polyM ）和异聚 MG 段
［1 ］（ polyMG），其化学结构见图 1 。褐藻胶来源丰富，以其螯合金属离子、溶液高黏性、凝胶性等特点被广
2
褐藻胶裂解酶作用方式
目前发现的能够降解褐藻胶的酶均为裂解酶，
尚未发现水解酶。褐藻胶裂解酶通过 β 消去机制催化褐藻胶降解，其作用位点是 1 →4 糖苷键。在水解形糖苷键所在的糖环的 C4 和 C5 位置间形成双键，成了 4－脱氧－ L－ erythro－ hex－4 －烯醇式吡喃糖醛酸的非还原末端，在 235nm 处有特征性强吸收。 Gacesa［8］提出一种褐藻胶裂解酶的催化机制，这种机制包括三步反应： a. 通过盐桥的中和作用移去羧基阴离子上的负电荷； b. 从 5 位碳上获得质子的基质催化反应； c. 羧基基团提供电子在 C4 与 C5 之间形成双键，导致发生在 4－ O 糖苷键上的 β 消去反应。
1
2
1
1
1， *
酶能够通过 β 消去机制催化褐藻胶降解产生具有多种生物活性的褐藻胶寡糖。对于酶的鉴定分析将会拓展酶和寡糖农业等领域的应用范围。因此本文简要阐述了酶的分类、测定方法、构效关系以及生物学功能，并就其应用的在食品、最新进展进行了展望。关键词：褐藻胶，褐藻胶裂解酶，褐藻胶寡糖
［15 ］
3
褐藻胶裂解酶的结构
PL － 5 （ Sphingomonas sp. A1 － III ），PL － 7

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ｓｐ．ＱＹｌＯ３及链霉菌Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓｓｐ．Ａ５所产褐藻胶裂解酶酶活均有促进作用。ｚｎ “对Ｖｉｂｒｉｏｓｐ．
Ｗ１３产褐藻胶裂解酶酶活有抑制作用，而对Ｐｓｅｕｄｏ — ｍｏｎｘｌ，ｓｓｐ．Ｅ０３产褐藻胶裂解酶酶活却有促进作用。褐藻胶裂解酶能够将褐藻胶降解为聚合度２０以下的褐藻寡糖。海洋细菌Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍａｓｍａｌｔｏｐｈｉｌｉａ
发现。相较于来源微生物的褐藻胶裂解酶研究的较多，而来源于海洋动物的褐藻胶裂解酶的研究较少。１．２褐藻胶裂解酶的分类
强植物抗性、抗肿瘤等方面所具有的生理活性使其在农业、医药、饲料等领域具有广阔的应用前景。用酶法
降解褐藻胶取代传统的物理法、化学法生产褐藻寡糖已成趋势，褐藻胶裂解酶作为降解褐藻胶的工具酶，对
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｇａｉｎａｔｅｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉｌａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｌｇｉｎａｔｅｌｙａｓｅｓｃａｌｌｃａｔａｌｙｚｅｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆａｌｇｉｎａｔｅ，ａｃｏｍｐｌｅｘｃｏｐｏｌｙｍｅｒｏｆＬ — ｇｕｌｕｏｎｒａｔｅａｎｄｉｔｓＣ５ｅｐｉｍｅｒＤ－ｍａｎｎｕｒ・
ｔｅｎｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｏｍｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｒｅｇｓｓｉｎｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｅｎｚｙｍａｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｌｉｎｇａｔｅｌｙａｓｅｎｄａｔｈｅ
ｔｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｐｒｏｍｏｔｉｎｇｇｒｏｗｔｈ，ｅｎｈａｎｃｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｐｌａｎｔａｎｄｂａｃｔｅｒｉｏｓｔａｓｉｓ，ＳＯｔｈａｔｔｈｅｙｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｐｅｏｐｌｅＳａｔ－
褐藻胶裂解酶的研究进展
罗丹丹，薛永常
（大连工业大学生物工程学院，大连１１６０３４）
摘要褐藻胶是由Ｂ．Ｄ．甘露糖醛酸及其ｃ５差向异构体．Ｌ一古洛糖醛酸结合而成的线性高分子多糖。褐藻胶裂
解酶通过Ｂ消去机制能将褐藻胶降解成具有生物活性的褐藻寡糖。褐藻寡糖因具有独特的促进生长、增强植物抗性、抑茵等生理活性而日益受到人们的关注。简要概述了褐藻胶裂解酶的来源分类、结构功能、酶学性质、褐藻寡糖的应用等方面的研究进展，为褐藻胶裂解酶在工业生产的应用提供理论依据。
Ｃｕ “
Ｍｇ等离子对酶活有促进作用，而ＳＤＳ、ＥＤＴＡ、Ｆｅ “、Ｍｎ、Ｈｇ “等对酶活有抑制作用。少数情况下
、
ＥＤＴＡ对酶活有促进作用，如ＥＤＴＡ对海洋细菌Ｖｉｂｒｉｏ
Ｐｏｌｙ－ＭＰｏｌｙ－ＭＧ
ｏｆａｌｇｉｎａｔｅｌｙａｓｅｏｎａｌｇｉｎａｔｅａｃｉｄ
注：空心箭头显示处为外切褐藻胶裂解酶作用位点，实心箭头显示处分别为内切褐藻胶裂解酶降解ｐｏｌｙＭ、ｐｏｌｙＭＧ、ｐｏｌｙＧ作用位点
９５
第３３卷第６期
２０１６年１２月
生物学杂志
Ｊ０ＵＲＮＡＬＯＦＢＩＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．３３Ｎｏ．６Ｄｅｃ，２０１６
酶与外切酶，目前发现的褐藻胶裂解酶大多数具有内切酶活性，外切酶较少见。根据褐藻胶裂解酶降解底物专一性不同可将褐藻
ｏｎａｔｅ，ｗｉｔｈ１３－ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｙｉｅｌｄｌｇａｉｎａｔｅｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ．Ａｌｇｉｎａｔｅｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｈａｓｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｃｔｉｖｉ－
胶裂解酶分为３类：专一性裂解多聚甘露糖醛酸（ｐｏｌｙ
裂解酶的最适温度处于３Ｏ～５Ｏｑｃ之间，只有少部分
褐藻胶裂解酶的最适温度会高于５０ ℃，大多数的褐藻
胶裂解酶的温度稳定性都较差，不利于高温下酶促反
Ｍ）的裂解酶；专一性裂解多聚古洛糖醛酸（ｐｏｌｙＧ）的
藻胶裂解酶的作用方式及作用位点见图１。
裂解酶的产生菌多是从海洋中筛选，所以Ｎａ对酶活
有一定的影响。如Ｖｉｂｒｉｏｓｐ．ＱＹｌＯ５所产褐藻胶裂解酶对Ｎａ有很强的依赖性，在没有Ｎａ的反应体系中几乎检测不到酶活。多数情况下Ｎａ、Ｋ、Ｃａ “、
Hale Waihona Puke 义。本文从褐藻胶裂解酶的来源分类、酶学性质、结构
功能、褐藻胶裂解酶及褐藻寡糖的应用等方面概述了近年来国内外褐藻胶裂解酶的研究进展。１褐藻胶裂解酶的来源、分类１．１褐藻胶裂解酶的来源褐藻胶裂解酶主要来源海洋藻类、软体动物、棘皮
图１褐漂胶裂解酶酶切位点及作用方式不意图
Ｆｉｇ１Ｐｒｏｆｉｌｅｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｏｆａｃｔｉｏｎ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓａｌｇｉｎａｔｅ；ａｌｇｉｎａｔｅｌｙａｓｅ；ｌａｇｉｎａｔｅｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
褐藻胶是存在于褐藻细胞壁及细胞间质的水溶性酸性多糖，由Ｂ — Ｄ－甘露糖醛酸及其Ｃ５差向异构体
Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍｓｐ．ＡＬＹ一１、交替假单胞菌Ｐｓｅｕｄｏａｌｔｅｒ－ｍｏｎｚｌ￣ｅｌｙａｋｏｖｉｉ等。在皱纹盘鲍、纽西兰鲍螺等海洋软体动物的肝胰腺及小球藻病毒中也有褐藻胶裂解酶
ＬＵＯＤａｎ — ｄａｎ，ＸＵＥＹｏｎｇ — ｃｈａｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｉｇｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０３４，Ｃｈｉｎａ）
关于其研究日益增多，研究发现聚合度为３～６的褐藻寡糖具有较好的促进植物根系生长的活性；聚合度为６．８的褐藻寡糖具有较高的激发子活性；聚合度为５～
２３的褐藻寡糖具有较好的抑菌活性；除此之外，还发现褐藻寡糖具有增强宿主免疫系统，提高生物体对肿瘤抗性及抗凝血的能力。褐藻寡糖在促进生长、增
裂解酶；两种多聚糖都可裂解的双功能裂解酶。褐
应的进行。本实验室最近也筛选一株产褐藻胶裂解酶的海洋细菌，其最适ｐＨ５．０，ｐＨ值在４～８之间酶活稳
定，最适温度处于４０ ℃ ～５０ ℃之间。褐藻胶裂解酶活性受金属离子影响。由于褐藻胶
动物和多种微生物。目前发现的褐藻胶裂解酶大部分来源于细菌，如固氮菌Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ、棒杆菌
ｄ．Ｌ．古洛糖醛酸两种糖醛酸单体通过１，４糖苷键随机聚合而成。褐藻寡糖是褐藻胶的降解产物，近年来
第３３卷第６期
２０１６年１２月
生物学杂志