β-甘露聚糖酶理化性质与其最适pH的相关性.pdf

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1、第31卷第8期计算机与应用化学Vo1．31，No．82014年8月28日CompmersandAppliedChemistryAugust28，2014一甘露聚糖酶理化性质与其最适pH的相关性林源清，王粲，张光亚(华侨大学化工学院生物工程与技术系，福建，厦f-j，361021)摘要：为了探究影响GH5家族p．甘露聚糖酶最适pH的各种因素，利用该酶的序列信息，构建了基于氨基酸组成的p．甘露聚糖酶理化性质与其最适pH的相关性模型。结果表明：该酶N端氨基酸序列是影响其最适pH的重要因素，在243个理化性质中有17个呈极显著相关，其中7个呈正相关。优化的转移能量参数相关

2、性最高，为O．78：7个正相关的理化性质中，与螺旋相关的理化性质占3个。优化的转移能量参数和螺旋是影响pH稳定性的最重要的因素。所建立的模型为研究该酶酸碱适应性机理提供了一种简单有效的方法。关键词：B．甘露聚糖酶；最适pH；理化性质；优化的转移能量参数；螺旋中图分类号：O617文献标识码：A文章编号：1001—4160(2014)08—929．933D0I：10．1l719／com．app．chem201408081引言文献【4】，其序列获取于NCBImttp：llwww．ncbi．nlm．nih．gov／)，对于最适pH在一定范围的，取其中间值。氨半纤维素是世

3、界上第二丰富的可再生生物材料。半基酸的243个理化性质来自APDbase数据库纤维素包括木聚糖，甘露聚糖，半乳聚糖和阿拉伯聚糖。(http：Hwww．rfdn．org／bioinfo／APDbase／APDbase．php)。作为一种可再生的生物材料，半纤维素的利用在近几十2．2基于氨基酸组成的D．甘露聚糖酶理化性质的计算年来已受研究者的广泛关注。半纤维素酶是降解半纤维本文选取了20种氨基酸的243个理化性质，包括：不素的一类酶。目前，在快速发展的工业生物技术上，半同结构的构象参数、立体参数、极化参数、亲疏水指数、纤维素酶已成为一种关键酶。在半纤维素酶中，目前的

4、研究热点集中在木聚糖酶，而水解甘露聚糖的酶在很大分子表面可及性、分子体积、范德华体积、吉布斯自由程度上被忽略J。能、非共价键自由能、各种二级结构的归一化频率、电B一甘露聚糖酶(EC3．2．1．78)是一类能够水解含IS．1，荷分布、侧链相互作用参数、平均柔性指数、各种二级4．D．甘露糖苷键的内切水解酶，属于半纤维素酶类。自结构的不同权重等。Gubitz~[21首次发现B．甘露聚糖酶可以促进纸浆的溶解分别统计B．甘露聚糖酶全长、N末端、中间端及C末以来，D．甘露聚糖酶在纸浆造纸工业上的应用显著增加。端的氨基酸组成，其中氨基酸序列如下所示：此外，随着对该酶特性及水解

5、产物研究的深入，B甘露全长的氨基酸序列：a1a2⋯⋯口聚糖酶在洗涤剂工业、饲料工业及制药工业等方面都有Ⅳ端的氨基酸序列：ala2a3⋯⋯1所应用【3】。目前IS．甘露聚糖酶的应用主要受限于能满足工一业生产条件的酶较少，这是因为工业生产往往需要在高中间端的氨基酸序列：))+⋯⋯：)一温高压、强酸强碱的条件。而通过基因工程的手段对酶的氨基酸序列：a(2％)：％)⋯⋯定向改造，因其耗时短、效率高，更受研究者的关注。若对酶进行改造，首先需要从分子层面深入研究其特性其中，"是蛋白质的氨基酸总数。及机制。本文利用GH5家族6．甘露聚糖酶的氨基酸及其根据氨基酸的243个理化性

6、质的参数与氨基酸数量，理化性质与该酶最适pH，建立了酶分子理化性质和最适本文采用文献【6】的计算方法(见式(1))，分别计算27个p．pH的相关性模型。旨在从分子层面探索B．甘露聚糖酶对甘露聚糖酶基于全长、N末端、中间端及C末端的243个pH适应性的机理，为其研究提供新视角，为B．甘露聚糖理化性质的特征值，计算公式为：酶的改造提供可靠信息。i=20．。一2材料与方法veragePP=旦一()2．1数据来源27个GH5家族8-甘露聚糖酶的ID号和最适pH来源于式中，PP是理化特征参数(physica1．chemicalproperties)收稿日期：2013一l1

7、—08；修回日期：2014—03．26基金项目：国家自然科学基金资助项目(21376103)：福建省自然科学基金资助项1~1(2013J01048)作者简介：林源清(1989—)，男，福建人，硕士研究生，E—mail：linyqy@126．corn联系人：张光亚(1975—)，男，湖北人，博士，教授，博士生导师，E·mail：zhgygma@hqu．edu．crl930计算机与应用化学的简写，PP表示每个氨基酸对应的理化特征参数，定点突变，其研究结果显示位于N端的His54Asp的突变表示酶分子中氨基酸残基的数量，Ⅳ表示相应序列中氨导致该酶的最适pH从6．5降到

8、5．5，对酸的稳定性显著