【摘 要】
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木聚糖酶在动物饲料、造纸工业、食品加工和生物转化等领域有重要用途,因而备受关注。木聚糖酶广泛存于细菌、古菌、真菌和动物等中,但是真菌来源木聚糖酶的蛋白质亚基较细菌木聚糖酶的蛋白质亚基复杂,热稳定性较细菌来源木聚糖酶差,而在实际应用于生产加工过程中经常遭遇到高温、高压、极度酸碱等特殊条件的挑战。目前工业化应用木聚糖酶大多来源于细菌但由于受到自身进化的限制,微生物产生的木聚糖酶无法满足工业应用环境中的
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木聚糖酶在动物饲料、造纸工业、食品加工和生物转化等领域有重要用途,因而备受关注。木聚糖酶广泛存于细菌、古菌、真菌和动物等中,但是真菌来源木聚糖酶的蛋白质亚基较细菌木聚糖酶的蛋白质亚基复杂,热稳定性较细菌来源木聚糖酶差,而在实际应用于生产加工过程中经常遭遇到高温、高压、极度酸碱等特殊条件的挑战。目前工业化应用木聚糖酶大多来源于细菌但由于受到自身进化的限制,微生物产生的木聚糖酶无法满足工业应用环境中的这些极端条件,于是人们转向利用宏基因组技术和热泉微生物基因组测序从热泉这一特殊的高温环境中挖掘新的嗜热木聚糖酶功能基因。本实验利用宏基因组技术从腾冲热泉来源的嗜热放线菌Actinomadura amylolytica YIM 77502T中克隆到两个新的木聚糖酶基因,分别命名为Xyn19B和Xyn21A;从腾冲热泉宏基因组中获得一个新的木聚糖酶基因,命名为Xyn DRTY1。Xyn19B基因全长861 bp,Xyn21A基因全长1296 bp,经信息学分析Xyn19B属于木聚糖酶第11家族（GH11）,Xyn21A属于木聚糖酶第10家族（GH10）。Xyn DRTY1基因全长1221 bp,经信息学分析其属于木聚糖酶第10家族（GH10）。通过将三个木聚糖酶基因转入到大肠杆菌中进行高效表达,用Ni-NTA亲核层析柱纯化和SDS-PAEG检测,并对重组木聚糖酶酶学性质研究进行研究。研究结果表明:（1）重组木聚糖酶Xyn19B,对玉米芯木聚糖催化活力（12 U/mg）。最适反应温度为55℃,最适反应p H为6.0,在最适温度55℃以及60℃和65℃的高温环境中表现较好的热稳定性,金属离子及抑制剂对该酶活性无影响。（2）Xyn21A对玉米芯木聚糖催化活力（7.5 U/mg）。最适反应温度为65℃。最适反应p H为5.6,在55-70℃的高温条件相对活性较高。金属离子K+、Mg2+、Fe3+、Ca2+、Ba2+、Cu2+、Zn2+、Al3+对该酶都有一定的抑制作用,抑制剂SDS的抑制作用明显。（3）重组木聚糖酶Xyn DRTY1对桦木木聚糖催化活力（21.2±3 U/mg）和燕麦木聚糖（8.2±0.3 U/mg）。其最适p H值为6.0,最适温度为65°C。在60°C处理20 min和120 min后,其稳定性分别超过140%和110%的相对酶活性。p H3.0-7.0环境下相对活性保持在80%以上,热稳定性和p H稳定性较好。以上研究表明热泉纯培养微生物来源的木聚糖酶（Xyn19B和Xyn21A）和宏基因组技术来源木聚糖酶（Xyn DRTY1）均为嗜热木聚糖酶,说明热泉微生物是嗜热木聚糖酶的重要来源,本研究为嗜热木聚糖酶的生产应用提供了重要的酶资源储备,对于嗜热木聚糖酶及其它嗜热酶的挖掘具有一定指导意义。
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