微生物木聚糖酶研究进展

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1、微生物木聚糖酶研究进展阿拉们木聚糖广泛存在于玉米、小麦、菜粕等植物性饲料原料中，而它不被单胃动物消化利用，当木聚糖进入单肖畜禽小肠后，木聚糖部分溶于水，使食糜含水量削加，进而増加小肠内容物的粘度，阻碍营养物质与消化酶的结合及营养物质在小肠粘膜上的吸收，食糜粘度的增加还会抑制内源消化酶的活性，降低食糜的通过速率,另外不溶性木聚糖包裹着营养物质，阻碍劳养物质的释放，进而降低营养物质的消化率,利用木聚糖酶降解木聚糖，降低小肠粘度，加速饲料原料的破碎及营养物质的释放，降低饲料系数。Bedford仃992)利用木聚糖腮减少了黑麦中的木聚糖对肉鸡吸收营养物质的抑制作用，提高了

2、饲料转化率。1木聚糖酶的基木特性及其分类微生物0-1,4-D-木聚糖内切酶是由一条多肽组成，其分子量在8〜145kDaZ间，在pH值为3~10.5范围内较稳定，最适酚促反应pH值—•般在4〜7Z间，绘适卿促反应温度一般位于40〜60°CZ间。根据Honrissat(1993)的分类标准分别屈于第11族糖苜酶和第10族糖件酶。总的来说，第10族的木聚糖酶的结构、理化性质较相似，但第11族木聚糖酶在Pl、pll值、热稳定性及悔分子的结构等方面相差较大，又被细分为许多亚类，如Sapag(2002)根据木聚糖酶的蛋白质序列结构和种系发生关系将其分为1°、lb、1c、II、

3、TTTa.TTTb>TV(真菌木聚糖酶)及A、B、C(细菌木聚糖酶)10个亚类。此外还冇一些木聚糖酚屈于第5、7、8、43糖家族。-•般而言，來源丁真菌的木聚糖酚的酶促反应最适pll值在5左右，相比Z下细菌源木聚糖酶耍高一些，多在6.0以上。另外，与真菌木聚糖酶相比，来源于细菌的木聚糖酶更咐高温。2木聚糖腮分子结构2.1催化部位第10族木聚糖酶分子量较人，整个三级结构外形似一个色拉碗，其催化区域为一个圆柱状(a/B)8结构,催化部位位于碗底近C端的狭窄部位的浅沟中。第11族木聚糖酶的分子量较小，其三级结构为2个反和平行的B片状褶折利一个a螺旋组成，整个酶的结构近似

4、一个半握的右手，其催化部位位于半握的“手拿”与“手指”之间的长槽内，另外它还冇一个形似右手拇指的突出I•员1环结构。第5族的木聚糖悔的催化部位与第10家族很相似，但该族木聚糖酶间的B-折腔及a-螺旋的位置及长度的变化幅度比第10家族间的木聚糖酶要人。目前发现属于第7、8、43家族的木聚糖酶较少，其典型的结构还冇待进一步研究。2.2底物结合部位一般而言，植物细胞壁水解酶都会有與型的碳水化合物结合部件(CDM)。CDH可使可溶性水解酶准确聚集在不溶的多糖上。就木聚糖嗨而言,其碳水化合物结合部件包括纤维素结合区(CBD)和木聚糖结合区(XBD)。2.2.1纤维素结合区(

5、CBD)一般植物细胞壁水解卿屮都存在纤维素结合结构域(CBD)。据目前的研究來看，在木聚糖酚屮CBD结构域出现的儿率比XBD结构域出现的儿率耍大得多，其原因可能是纤维索是植物细胞细胞壁中含量授大、最普遍且分子结构变化幅度较小的多糖，木聚糖乂多与纤维素共存于植物细胞壁中，CBD与纤维索结合后，木聚糖酶就可使其与底物靠得更近,进而降解木聚糖。就木聚糖陋的纤维素结合结构域而言，该结构域山三乘0片状折叠组成，与纤维素结介位点一般为一个平而结构，该结构通常被认为冇利于与呈线状晶体的纤维素相结合。在CBD屮52位的色氨酸与72位的色氨酸呈水平排列，在酚与纤维素结合中起着重要作

6、用，但在CDM家族中F4与F22族的CBD与纤维素的结合位点不是一个平面，而出现一个浅沟，在浅沟中可以结合一条纤维素或木聚糖链。2.2.2木聚糖结合区(XBD)近些年來，冇些研究报道木聚糖酶中也冇XBD结构域，XBD也是由三重0片状折盜组成，但XBD与底物的结合位点并不是呈平面结构，而是呈现扭曲，XBD中的两个色氨酸此时呈乖玄排列。XBD的这种结构可以更好的结合呈三级螺旋结构的木聚糖链。3酶促反应机制关于木聚糖腮水解木聚糖的具体过程H前还不是十分清楚，研究者只是通过其水解木聚糖后木糖异头碳原子构象是否改变來推测其水解过程。第5、7、10、11家族木聚糖酶水解木聚糖

7、后，木糖的构象没有发生改变，这可能意味着其水解作用是通过双取代机制进行的，它包括两步连续的亲核取代，每次都发生构彖的翻转，中间形成一个以共价键连接的糖基-酶复合体。其水解过程如下：木聚糖酶催化中心的一个竣基以酸性催化剂的方式质子化底物，接着木聚糖嗨催化屮心的另一个竣基对底物发生一次亲核取代，形成酶-糖基中间体，被水解糖的端基中心构彖发生一次翻转。然后第一个竣基以碱性催化剂的方式活化水分子，活化的水分子乂向卿-底物发起一次亲核取代，释放出水解的糖，此时水解糖的异头碳原子构彖乂发生一次翻转,回到原來的构型。第8、43家族木聚糖酶水解木聚糖后，木糖的构象发生改变，即懑味

8、若其水解作