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昕大洋復合酶的分子生物學特性
木聚糖酶、纖維素酶和甘露聚糖酶為昕大洋ＮＳＰ復合酶中最重要的三種組分。三株單酶菌種均利用自然選擇法從特定環境中篩選得到，后經過原生質體復合誘變育種技術，獲得耐熱耐酸并具有優良抗逆性的高產高效菌株。本文就三種單酶的分子生物學特性進行介紹。
一、木聚糖酶水解效率高抗逆性強
昕大洋的木聚糖酶基因xynX,由1484 bp組成,其中包含10個內含子,編碼一個由327個氨基酸組成的蛋白質，分子量約為36 kDa，這種高分子量木聚糖酶(>30 kDa)屬于F/10族。這一家族的酶除了有內切-1,4-β-木聚糖酶活性外，還包含少量的內切-1,3-β-木聚糖酶活性，對木聚糖的水解速度快，且產物為聚合度1-5 Dp左右的低分子量的寡糖，該族不僅具有木聚糖酶活性，還能作用于一些短鏈的纖維素底物；而市面上的低分子量木聚糖酶多數屬于G/11族，對木聚糖的水解速度慢，產物為聚合度5-10 Dp左右的木寡糖。
目前，木聚糖酶的應用效果不穩定，原因除了其熱穩定性不足之外，還有一個重要的原因就是植物細胞中存在一種對木聚糖酶起抑制作用的蛋白質，在谷物細胞中這種抑制蛋白廣泛存在，且分布于谷物的各組織中。研究發現，小麥、燕麥、黑麥、玉米當中都存在木聚糖酶抑制蛋白。 在谷物中小麥所含的抑制蛋白量最高，且在富含糊粉的組分中含量最高，在該組織中的含量是白面粉組分的 4 倍，是富含皮層組分的十倍。為了降低抑制蛋白對木聚糖酶的抑制作用，我們應用化學修飾的實驗方法并結合蛋白質結構的模擬計算對木聚糖酶蛋白中的氨基酸殘基進行選擇性化學修飾。在對蛋白序列中的的谷氨酸和天冬氨酸進行化學修飾的同時保護活性中心的色氨酸不被修飾，從而改變了木聚糖酶與抑制蛋白的結合位點，顯著降低了抑制蛋白對酶與底物結合位點的覆蓋，保障木聚糖酶分解活性的正常發揮。同時，通過化學修飾使的蛋白序列中的氫鍵和鹽橋數有所增加，進一步提高了木聚糖酶的熱穩定性。
二、甘露聚糖酶作用底物廣泛
不同來源的β-甘露聚糖酶由于產酶生物的種類、生活環境、生存方式等方面的不同在蛋白質結構及功能上存在一定的差異。昕大洋甘露聚糖酶的底物作用范圍廣，其產生的β-甘露聚糖酶為多分子型，即可產生幾種同工酶，并且它們之間有著一定的互補關系。我們從產酶菌株出發，克隆得到甘露聚糖酶的基因序列，該基因包含一個完整的開放閱讀框（ORP），編碼337個氨基酸，在N端有一個信號肽序列，在閱讀框的前面有明顯的核糖體結合序列和啟動子序列。值得注意的是β-甘露聚糖酶基因開放閱讀框能產生不止一種的β-甘露聚糖酶，它們經過了不同的轉錄、翻譯和蛋白加工修飾可產生多分子的甘露聚糖酶。該甘露聚糖酶蛋白包括兩個功能結構域，即一個N端甘露聚糖酶催化結構域和一個C端碳水化合物結合域（CBM），其中CBM具有結合并促進纖維素降解的作用，氨基酸序列比對的結果顯示該酶與糖苷水解酶家族5的β-甘露聚糖酶同源性較高。利用同源建模的方法對甘露聚糖酶的三維結構進行預測，相關活性位點得到了確認，甘露聚糖酶中的巰基、酪氨酸殘基和色氨酸殘基是維持酶活性的必需基團，酶的催化域采用一定的折疊方式形成TIM桶狀結構，且兩個半胱氨酸殘基之間形成二硫鍵，因此該酶具體較高的熱穩定性。
三、纖維素酶結構穩定不易變性
纖維素酶是將纖維素水解成纖維二糖和葡萄糖的一組復雜酶系的總稱，包括：內切葡聚糖（EG）酶，外切葡聚糖酶（CBH）和β-葡萄糖苷酶（BG）。纖維素的完全水解，是這三種酶的協同作用，內切葡聚糖酶隨機切割纖維素多糖鏈內部的無定型區，產生不同長度的寡糖和新鏈的末端。外切葡聚糖酶作用于這些還原性和非還原性的纖維素多糖鏈的末端，釋放葡萄糖或纖維二糖。β-葡萄糖苷酶水解纖維二糖產生葡萄糖分子。
纖維素酶具有兩個獨立的活性結構域: 具有催化功能的催化域(CD)和具有結合纖維素功能的纖維素結合域(CBD) 。CBD在纖維素酶中位于氨基端或羧基端，它通過一段高度糖基化的連接橋與 CD 相連。CBD使纖維素酶結合于纖維素表面，使得臨近的 CD 易于接近底物，促進底物的水解。從產酶菌株出發，分別克隆得到三個纖維素酶基因：Bg-1，CBH-2，和EG-3，它們所編碼的蛋白分別由425，370和460個氨基酸組成，分別屬于糖基水解酶家族1，9和7。每個氨基酸序列中均含有多個N端糖基化位點，蛋白激酶C磷酸化位點、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位點、N端酰基化位點、糖基水解酶家族的N端特征序列以及纖維素結合域。糖基化可增加蛋白質對各種變性條件（變性劑、熱等）的穩定性，防止蛋白質相互聚集，同時可覆蓋蛋白質分子中的某些蛋白酶降解位點，從而增加蛋白質對于蛋白酶的抗性，蛋白表面的糖鏈也可提高蛋白質的可溶性。磷酸化和酰基化可進一步改變蛋白質的多肽結構和穩定性，對蛋白結構的穩定以及酶活的保持和激活有一定作用。因此，昕大洋纖維素酶無需后加工處理即具有高穩定性和高耐受性。
昕大洋木聚糖酶、纖維素酶和甘露聚糖酶的產酶菌株經過合理的篩選以及優良的選育后獲得，具有產酶能力強且高效安全的特性。從基因序列及分子結構分析中，發現三種酶的具有水解效率高、抗逆性強、高耐受性且結構穩定等特點，因此特別適合在動物飼料中的應用。昕大洋NSP酶可有效補充動物內源酶的不足，消除飼料中的抗營養因子，加大非常規原料的用量，提高飼料消化率，提高動物養殖效益，促進畜牧業的可持續發展。
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