蛋白类木聚糖酶研究进展

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1、蛋白类木聚糖酶抑制剂研究进展专业：09生物工程班级：09级1班作者:许斌指导老师：龚妍春摘要：木聚糖酶已广泛应用于饲料、食品加工、纸浆漂白等领域，然而近年研究小麦等谷物中存在一种能抑制木聚糖酶活性的蛋白质性质的成分，称为木聚糖酶抑制蛋白。木聚糖酶抑制蛋白具有多型性，但不同类型抑制蛋白都只作用于外源木聚糖酶,而对谷物内源性木聚糖酶没有抑制作用。这就对木聚糖酶应用领域中酶功效的发挥提出了挑战：抑制蛋白的存在是否影响外加木聚糖酶的作用？本文综述了三类木聚糖酶抑制蛋白的分子结构抑制特性，阐明蛋白类抑制剂与木聚糖酶之间的互作

2、机理，为最大限度的发挥木聚糖酶功效奠定理论基础。简要介绍了木聚糖酶抑制蛋白对谷物的影响作用。关键词:木聚糖酶;木聚糖酶抑制蛋A;抑制特性1•引言木聚糖作为植物中的一种主要的非淀粉多糖，含量仅次于纤维素，是自然界屮第二大丰富的多聚糖。木聚糖是植物细胞壁多糖屮半纤维素的主要成分，主链由D■毗喃型木糖残基通过B-1,4-糖甘键连接而成，主链上一般还带有少量的乙酰基、葡萄糖醛酸基、阿拉伯糖基等侧链取代基⑴。内切B・l・4木聚糖酶（EC3.2.1.2,简称木聚糖晦）是专一性水解木聚糖主链的酶，将大分子木聚糖降解成低聚木糖、木

3、二糖及少量的木糖，木聚糖酶主要由微生物产生，但一些藻类、原生动物、甲壳类动物和植物等也能产牛木聚糖酶。根据催化结构域氨基酸的同源性和疏水簇分析法，木聚糖酶可分为GH10家族（包括植物酶类、真菌酶类和细菌酶类等）和GH11家族（包括真菌酶类和细菌酶类）2个家族。已知的禾谷类所产的木聚糖酶都属于GH10家族，而微生物产生的木聚糖酶则属于F10或G11两个家族l2Jo木聚糖除了在饲料工业屮应用之外，在造纸制浆、食品加工等领域均有涉及。然而，近年的研究发现微牛物木聚糖酶的活性在体外试验中会被來口小麦等谷物的一种蛋口质性质的

4、成分所抑制，这种成分即木聚糖酶抑制蛋口。由于实验室应用试验所加木聚糖酶的量总是大于实际应用过程屮的晦用量，因此可以推测实际应用中外加的木聚糖酶也会受到基质中抑制蛋白的抑制作用，从而影响用酶工艺过程⑶。许多有益微生物产生的木聚糖酶己经广泛应用于饲料面包焙制淀粉加工纸浆生物漂白等领域，而植物病原菌的木聚糖酶有方面作用：一方面,能分解植物细胞壁而可能促进病原菌的侵染，另一方面，还可能作为诱发了诱发植物的抗病防御系统因此植物病原菌的木聚糖酶在植物与病原菌互作机制研究和植物抗病防御领域屮备受关注植物体为保护其自身免受病原菌木

5、聚糖酶的侵害，也进化出用以对抗病原菌所分泌木聚糖酶的抑制蛋白这些抑制蛋白可能通过种方式抵抗病原菌的侵害，一种是降低病原菌细胞壁降解酶的活性，另一种是确保植物产牛具有防御激发子活性的多糖片段，以防这些多糖片段在无抑制蛋白存在的情况下被降解⑷。2•木聚糖酶抑制剂木聚糖酶抑制蛋口最早在小麦中发现，1997年,Debyser等发现小麦粗蛋口质提取物屮有能抑制木聚糖酶活性的蛋白组分存在，并从小麦全粉屮纯化岀第1种木聚糖酶抑制蛋白，命名为TAXI(Triticumaestivumxylanaseinhibitor);1999年

6、,McLauchlan等在小麦粉中发现第2种木聚糖酶抑制蛋口，其结构和抑制特杲性都与TAXI型不一样，命名为XIP(xylanaseinhibitorprotein);2007年，Fierens等乂在小麦屮发现一种结构上屈于甜蛋白家族的木聚糖酶抑制蛋白，命名为TLXI(thaumatin-likexylanaseinhibitor)0木聚糖酶抑制蛋口不仅在小麦中存在,而且在黑麦、大麦、玉米、燕麦、水稻等谷物屮都有发现，但不同谷物屮抑制蛋白的类型和它们的比例冇所不同，比如在玉米和水稻屮至今只发现冇XIP型抑制蛋口的存

7、在，而没有TAXI型抑制蛋白。木聚糖酶抑制蛋白具有多样性，从结构上划分的上述3型抑制蛋白乂都以多同源物的家族形式出现，如TAXI型抑制蛋白已知冇TAXI-LTAXI-ILTAXI-IILTAXI-IV4种同源物⑶。不同抑制蛋口的分子量、等电点不同，对不同来源的木聚糖酶的抑制特异性也有差异，但有一点是共同的，即三种抑制蛋白都只作用于外源木聚糖酶，而对小麦内源性的木聚糖酶没有抑制作用。推测谷物中木聚糖酶抑制蛋口的存在并非植物本身代谢调节所需，而是植物防御病原菌入侵的一种机制。植物通过产生特定的木聚糖酶抑制蛋白，以识别病

8、原菌所分泌的木聚糖酶,从而削弱病原菌对植物细胞壁的降解，避免其在植物上的定殖。因此木聚糖酶抑制蛋口也被归为植物防御相关蛋a,5J0在已知存在有木聚糖酶抑制蛋白的谷物屮，以小麦屮木聚糖酶抑制蛋白含量为最高。在小麦的整个生冇阶段，包括根茎在内的任何部位都存在木聚糖酶抑制蛋白，抑制蛋口在不同组织中的含量差异明显，其中以成熟籽粒中含量最高，而根和叶屮含量较低叫对大出