《海洋新屬新種嗜瓊膠卵鏈菌耐熱瓊膠酶作用機理研究》是依託中國海洋大學，由史曉翀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：海洋新屬新種嗜瓊膠卵鏈菌耐熱瓊膠酶作用機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：史曉翀
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
瓊膠酶是一種具有廣泛用途的多糖降解酶，但由於目前發現的瓊膠酶均不具有高溫穩定性，使其套用受到了很大限制。嗜瓊膠卵鏈菌是申請人所在實驗室分離鑑定的一株具有很強瓊脂降解能力的海洋新菌，且分泌的瓊膠酶具有高溫穩定性。對其進行全基因組測序後，經相關蛋白資料庫序列比對發現，該菌含有15個預測的瓊膠酶編碼基因，同時包括α- 瓊膠酶和β- 瓊膠酶，目前具有該特點的菌株尚未見報導。本課題擬對該菌分泌的系列瓊膠酶進行研究，克隆所有瓊膠酶的基因序列，進行異源表達和活性檢測（包括底物特異性、溫度穩定性、產物寡糖分析等），找到耐高溫瓊膠酶。在此基礎上，結合生物信息學和分子生物學方法，對瓊膠酶的構效關係和耐高溫瓊膠酶的高溫穩定機制進行研究。希望通過本課題的研究，豐富糖苷水解酶家族組成，開發用於製備特定大小瓊膠寡糖的新方法，並為新型耐高溫瓊膠酶的設計提供理論基礎。
結題摘要
海洋細菌新屬新種嗜瓊膠卵鏈菌YM01（Catenivulum agarivorans gen. nov. sp. nov.）是本實驗室從青島近海海泥樣品中分離得到的一株具有很強瓊膠降解能力的細菌。而且該菌分泌的瓊膠酶具有很好的高溫穩定性。本項目首先對菌株YM01的基因組進行了分析。其基因組大小為5,025,099 bp，包括4,215 個基因、54 個tRNA。菌株YM01中碳水化合物的運輸和代謝相關基因占比1.15%，遠高於親緣關係較近的其餘菌株，表明菌株YM01在降解利用澱粉、纖維素、結冷膠、瓊膠、果膠和木葡聚糖等大分子碳水化合物方面具有明顯的基因優勢。YM01中預測得到18個與瓊膠降解相關的酶，包括13個β-瓊膠酶（YM01-1～YM01-13）、2個α-瓊膠酶（YM01-14，YM01-15）和3個α-新瓊二糖水解酶，並且含有α-瓊膠酶降解通路，表明了YM01具有很強的瓊膠降解能力。 對菌株YM01中的10個瓊膠酶基因進行重組表達和酶活驗證，並對有活性的瓊膠酶進行了酶學性質研究。研究結果確定了3個有活性的瓊膠酶，分別為YM01-3、YM01-5和YM01-1。其中瓊膠酶YM01-3為β-瓊膠酶，大小為46.9KD，屬於糖苷水解酶16家族，是一個具有高酶活的耐熱瓊膠酶，其最適反應溫度為60℃，並且在50℃～70℃之間都能保持較高的活力，Km和 Vmax分別為3.78 mg/ml，1.1×10（5）U/mg，酶活比已報導的其餘瓊膠酶高10倍以上。該酶是一種內切酶，降解瓊脂糖的終產物為新瓊四糖和新瓊六糖。對瓊膠酶YM01-5的研究結果表明，該酶為β-瓊膠酶，大小為88.3KD，屬於糖苷水解酶50家族。最適反應溫度為37℃，Km和 Vmax分別為222.2 mg/ml和20.8U/mg。YM01-5是一種外切酶，降解瓊脂糖的產物主要為新瓊二糖。與此同時，YM01-5也能降解不同聚合度的瓊膠寡糖和新瓊寡糖，產物均為新瓊二糖。耐高溫瓊膠酶YM01-3由於不需要低溫儲藏和運輸，生產時也不需要冷卻設備，因此在工業生產上具有廣泛套用前景。另外，由於其耐高溫的特性，還可以用於科研上從瓊脂糖凝膠中回收DNA。瓊膠酶YM01-5降解產物只有新瓊二糖一種，產物易於純化和回收。而且可以降解包括瓊寡糖、新瓊寡糖、瓊脂糖等多種底物，因此可以用於工業生產上製備新瓊寡糖。
