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1、第6卷第3期华南热带农业大学学报2000年9月Vol.6No.3JOURNALOFSOUTHCHINAUNIVERSITYOFTROPICALAGRICULTURESept.2000海藻糖的研究进展及其应用前景张树珍(中国热带农业科学院热带作物生物技术国家重点实验室海口571101)摘要综述海藻糖的理化性质、来源、相关的酶及其对生物分子的保护特性、作用机理和可能的应用前景。关键词海藻糖理化性质作用机理1海藻糖的理化性质及来源½稳定性:a1pH稳定性:在pH3.5、100海藻糖(Trehalose)是一种稳定的非还e、24h条件下,9
2、9%残存。b1热稳定性:原性双糖,它由两个吡喃环葡萄糖分子与(水中)120e、90min,褐变。c1热稳定性:[1]1,1糖苷键连结而成。在理论上它存在(含蛋白质溶液)沸水、90min,褐变。d1水三种不同的正位异构体(Anomers),即A,A-溶液保存期:在37e下可保存12个月。海藻糖(又叫蘑菇糖,Mycose),A,B-海藻糖海藻糖最初是从生活在沙膜中的一种(新海藻糖,Neotrehalose),B,B-海藻糖(异甲虫蛹中分离得到,后来发现它存在于低等海藻糖,Isotrehalose)。海藻糖可以几种固体维管植物、藻类、细菌
3、、真菌、酵母、昆虫及无形式存在,最常见的是二水化合物,熔点达脊椎动物中。近年来还发现人体的肾脏也97e,将其加热至130e,其失去结晶水,存在海藻糖,其中磨菇中海藻糖比较丰富,成为无水结晶体时,熔点可达214~216e。占其干重的11%~17%,所以海藻糖又称[4]其水溶液性质稳定,无色无嗅,口感略带甜作蘑菇糖。[2]味,它不会焦糖化。海藻糖的理化性质十分稳定,不能使斐林试剂还原,也不能被A2生物体中海藻糖的代谢及其有关的酶-糖苷酶水解,但在强酸条件下能被水解为在不同的生物体中海藻糖具有不同的两个葡萄糖分子。海藻糖的某些理化性质代谢
4、途径,其相应的酶及作用的底物也不相[3]如下:同。目前把海藻糖的代谢途径分为如下几¹熔点:含结晶水的为97.0e,不含结类。晶水的为214~216e。211通过海藻糖-6-磷酸合酶和海藻糖º溶解热:含结晶水的为57.8kJPmol,-6-磷酸磷酸酯酶合成海藻糖不含结晶水的为53.4kJPmol。大肠杆菌(Escherichiacoli)和酿酒酵母»甜度:相当于蔗糖的45%。(Saccharomycescerevisiae)其海藻糖的合成均¼溶解度:10e时为5513,50e时为通过海藻糖-6-磷酸合酶和海藻糖-6-14011,90e
5、时为60219。磷酸磷酸酯酶催化,合成途径为:第3期张树珍:海藻糖的研究进展及其应用前景23UDP-葡萄糖海藻糖-6-磷酸合酶海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶6-磷酸海藻糖海藻糖6-磷酸葡萄糖[5]在大肠杆菌中此二酶的基因已被克隆。个蛋白基因都含有GAANNTTC和C4T热休它们构成一个操纵子OtsBA(OtsA编码海藻克单元,这是热诱导提高酶活性的遗传基[8]糖-6-磷酸合酶,OtsB编码海藻糖-6-磷础。美国科罗拉多医科大学已把酵母菌酸磷酸酯酶)。荷兰植物生物技术公司把的TPS1基因转入烟草,并获得具抗旱性的[9,10]OtsBA导入甜
6、菜、马铃薯中,在获得大量廉转基因植株。价的海藻糖的同时,增强了植物的抗旱性和212通过海藻糖合酶与葡萄糖为底物合成[6]抗寒性。而在酿酒酵母中此二酶由三个海藻糖[7]肽链组成,相应的基因也已被克隆。其中在担子菌(basidiomycete)灰树花(grifolaTPS1基因编码海藻糖-6-磷酸合酶、TPS2frandosa)中,海藻糖是由海藻糖合酶(Tsase)[11]基因编码海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶、TPS3催化合成,合成途径为:基因编码的蛋白有利于复合体的聚集。三D-葡萄糖海藻糖合酶海藻糖A-D-葡萄糖-1-磷酸其中合成代谢大于
7、分解代谢,海藻糖合酶基将麦芽糖转化为海藻糖,其合成途径为:[12,13]海藻糖合酶因已被克隆,作者已把海藻糖合酶基因麦芽糖海藻糖,其中合成代谢大导入甘蔗,经PCR-Southern分析表明海藻于分解代谢,其作用底物非常专一,只作用糖合酶基因已整合进甘蔗的基因组,进一步[14]于麦芽糖。的遗传分析及抗旱性分析正在进行。214通过海藻糖磷酸化酶合成海藻糖213通过海藻糖合酶以麦芽糖为底物合成海藻糖磷酸化酶(trehalosephosphory-海藻糖lase)存在于Euglenagracilis,Flammulinavelu-脂肪杆菌(
8、pimelobactersp)R48和恶臭tipes,Bradyrhicobiumjaponicium中,催化下列假单胞菌(Pseudomonasputida)H262以及一[14]可逆的反应:些嗜热菌(Thermus)菌株中,发现了
