一种来源于喜热梭孢壳的耐热型β-甘露聚糖酶
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国家自然科学基金(31902201);浙江省教育厅一般科研项目(Y201840329);浙江省“生物工程”一流学科开放基金(KF2020005)


Characterization of a hyperthermostable β-mannanase from Thermothelomyces thermophilus
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    摘要:

    [目的] 本文旨在挖掘满足工业加工所需的新型耐热β-甘露聚糖酶。[方法] 从丝状真菌喜热梭孢壳中克隆甘露聚糖酶基因Mtman1,利用毕赤酵母表达系统进行异源表达,研究重组酶的酶学性质和热处理过程中蛋白构象变化情况。[结果] 序列分析显示,Mtman1基因编码409个氨基酸,包含一段20个氨基酸的信号肽序列和一个GH5家族结构域;经毕赤酵母表达的重组MtMAN1蛋白约为60 kDa,存在N-糖基化修饰,该酶的最适反应pH和温度分别为6.0和70℃,催化刺槐豆胶底物的KmVmax分别为4.28±0.73 mg/mL和203.9±14.61 μmol/(s·mg);MtMAN1在60℃下十分稳定,在80℃、90℃和100℃下处理10 min后,分别能维持(68.23±7.47)%、(56.01±5.69)%和(14.91±2.92)%的残余活性,且二级结构和最大发射波长基本没有发生变化,提示其构象维持稳定;此外,该酶对较低浓度的Fe2+(<0.1 mmol/L)、Cu2+(<0.1 mmol/L)、Ca2+(<0.5 mmol/L)、Mg2+(<0.1 mmol/L)或Zn2+(<0.1 mmol/L)耐受能力较强。[结论] MtMAN1是一种耐热的β-甘露聚糖酶,在饲料制粒等需要高温处理的工业加工工艺中具有较好的应用前景。

    Abstract:

    [Objective] This study aims to obtain a novel thermostable mannanase to satisfy industrial application.[Methods] Sequence analysis revealed that the Mtman1 encodes for 409 amino acids (AAs), including a signal peptide and a glycoside hydrolase (GH) 5 catalytic domain. Recombinant MtMAN1 heterologously expressed in Pichia pastoris showed an optimal pH and temperature of 6.0 and 70℃, respectively. The Km and Vmaxvalues of MtMAN1 were 4.28±0.73 mg/mL and 203.9±14.61 μmol/s·mg against locust bean gum, respectively.[Results] The MtMAN1 was stable under 60℃ incubation for 1 h. After treatment at 80℃, 90℃ and 100℃ for 10 min, the enzyme maintained (68.23±7.47)%, (56.01±5.69)% and (14.91±2.92)% residual activities, respectively. Interestingly, its secondary structures and maximum wavelength remained as unchanged, suggesting relatively stable conformational structure. Additionally, the MtMAN1 was considerably resilient to Fe2+ (<0.1 mmol/L), Cu2+ (<0.1 mmol/L), Ca2+ (<0.5 mmol/L), Mg2+ (<0.1 mmol/L) or Zn2+ (<0.1 mmol/L).[Conclusion] MtMAN1 is a hyperthermostable β-mannanase and could be a candidate for handling industry tanks at high temperatures, such as feed pelleting.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

施鑫磊,方韵颖,尉俏女,王佳堃,斯越秀,陈忠法,钱国英,尹尚军,王谦. 一种来源于喜热梭孢壳的耐热型β-甘露聚糖酶. 微生物学报, 2021, 61(9): 2815-2828

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  • 收稿日期:2020-11-11
  • 最后修改日期:2021-02-06
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  • 在线发布日期: 2021-09-04
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