来源于嗜热真菌的膨胀素基因鉴定及功能探究

【作者】 顾源； 郑菲； 罗会颖； 姚斌；

【机构】 中国农业科学院饲料研究所；

【摘要】 一直以来能源问题是全球关注的热点问题之一。随着不可再生能源的不断减少,地球上最为丰富的木质纤维素资源如何高效地利用去生产生物燃料,己成为世界各国的研究焦点。然而,由于木质纤维素的结晶度高,而纤维素酶降解天然底物效率低从而导致生产成本过高,这己成为生物质有效转化和高效利用的瓶颈。膨胀素是一类能通过破坏纤维素的晶体结构并加强纤维素酶活性的蛋白,因此有着重要的研究意义。有报道显示,经膨胀素处理后的纤维素,更有利于纤维素酶发挥功能。本研究从嗜热真菌Talaromycesleycettanus JCM12802基因组中克隆到了两个膨胀素基因TlSWO和TlEXP,并且成功在毕赤酵母中进行表达。以地衣多糖为底物,测定了TlSWO和TlEXP的最适作用温度和pH,分别为60℃和pH4.0。用TlSWO和TlEXP处理微晶纤维素24h后,在扫描电镜下均可以观察到微晶纤维素整齐光滑的表面结构被破坏。比活测定结果显示,TlSWO对地衣多糖和大麦葡聚糖的比活力分别为9U/mg和3.5UJ/mg,而TlEXP对地衣多糖和大麦葡聚糖的比活力分别为5.1U/mg和3.1U/mg,明显低于TlSWO。通过序列比对,TlSWO和TlEXP的C端均包含两个结构域,一个是GH45同源区,另一个是expansin同源区。但是,二者N端存在较大差异。本研究将TlSWO的N端CBM区融合到TlEXP的N端,构建了突变体CBM-TlEXP并成功进行表达。测定结果显示,CBM-TlEXP对地衣多糖和大麦葡聚糖的比活力分别为21.5U/mg和11.7U/mg,较两个野生型均有明显提高。用等量的CBM-TlEXP和TlEXP处理微晶纤维素,并利用光学显微镜进行观察。结果显示,经过CBM-TlEXP处理后,大块的微晶纤维素被降解成小块的效果更明显。更多还原