绿色木霉纤维素酶分子内氢键特征的研究.pdf

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1、第25卷第4期光谱学与光谱分析Vol.25No.4pp544-5472005年4月SpectroscopyaHdSpectralAHalysisApril2005===================================================================绿色木霉纤维素酶分子内氢键特征的研究余多慰袁生南京师范大学生命科学学院江苏南京200097摘要运用能够揭示蛋白质分子基团振动特征的激光拉曼光谱分析技术对绿色木霉纤维素酶中的CBHI在固态以及两种pH值的液态中酶分子内的氢键状态进行了分析O结果表明相对于纤维素酶固体干粉液态中

2、酶分子酰胺I羰基氧原子作为氢键质子受体的能力为上升;酰胺I与酰胺I的B结构特征峰变化倾向相似O在3种样品中酶蛋白中Trp均为强氢键供体从成键能力方面证实了以往同类酶空间分析的结果O固体与pH6.0水溶液酶蛋白中酪氨酸酚羟基成键能力也是强的O根据游离巯基分析可以判断绿色木霉CBHI的成熟肽CBD与瑞氏木霉CBHI的CBD有相似的二硫键构成O主题词绿色木霉;纤维素酶;CBHI;氢键;拉曼光谱中图分类号:0657.3文献标识码:A文章编号:0000-0593(2005)04-0544-04高效降解的最终目的提供充分的依据O本文运用揭示分子引言基团振动特征的激光拉曼光谱分

3、析技术对绿色木霉纤维素酶(CBHI)在固态以及两种pH液态中酶分子内的氢键状态纤维素是自然界提供的一种巨大的可再生资源对纤维进行了分析O素的有效酶解利用是解决环境污染~食品短缺~能源危机等重大社会~经济问题的重要组成部分O真菌纤维素酶已经0实验成为纤维素酶产品中的主要成员它们是有降解高度有序结晶纤维素能力的独特酶种O绿色木霉(TrichodermaViride)1.1材料在29种木霉属物种里是真菌纤维素酶的高产物种其纤维二绿色木霉(TrichodermaViride)纤维素酶(CBHI)分糖水解酶I(CellobiohydrolaseI简写为CBHI)基因及其子量

4、约为52000上海伯奥生物科技有限公司产品OCBHI蛋白生产在我国已有良好的研究基础[0]的等电点约为5.9O待测溶液中蛋白质的质量体积分数为O为了进一步提高酶解效率在纤维素酶研究方面已经采用蛋白质工程的先进技2OpH6.0水溶液用双蒸馏水配制pH8.0水溶液用00术方法而酶分子的结构研究则是纤维素酶蛋白质工程顺利mmolTris/HCl配制O进行的基本保障O1.2拉曼光谱测试氢键是维系蛋白质~纤维素高级结构的重要作用力同LRSI型激光拉曼/荧光光谱仪(天津港东科技发展公时也是纤维素被纤维素酶降解的初始作用点[2]司)扫描步进0.025Hm积分时间0s重复5次扫描

5、速度O酶蛋白在不同pH环境中分子亲水层基团的质子状态会发生变化从-00.5cm/s狭缝050pmO激光激发波长532Hm功率40而影响酶分子的氢键状态及高级结构因此导致酶与底物的mW20测试O对固体样品收集背反射信号液体样品为结合活性和(或)催化活性的变化O真菌纤维素酶氢键状态研收集90散射信号计算机累加信号数据未进行平滑处理O究甚少O纤维素酶由于存在着肽链糖基化纤维素酶在纯化石英玻璃管内径2mm液体体积200pLO后很难结晶至今没有CBHI全酶分子的X射线衍射~NMR高分辨分析报告仅有瑞氏木霉(TrichodermaReesei)纤维2结果与讨论素酶CBHI和C

6、BHI的催化区(域)或吸附区片段的空间结构报道[3]酶蛋白中相关基团的氢键状态主要表现在激光拉曼光O通过对绿色木霉纤维素酶分子中的氢键状态进行特征归纳可以了解酶分子的肽链折叠规律为实现蛋白质工谱中相关化学键的分子振动谱峰峰位~强弱~峰形的变化程中的蛋白改性蛋白重组等结构优化目标达到对纤维素上O本文重点分析羰基~氨基~羟基和巯基O收稿日期:2003-09-23修订日期:2004-04-08基金项目:国家自然科学基金(30070005)及江苏省高校自然科学基金(03KJB080064)资助项目作者简介:余多慰0954年生南京师范大学生命科学学院教授博士研究生第4期光谱

7、学与光谱分析5452.肽链中酰胺振动特征谱带空间结构有所改变相对于纤维素酶固体干粉羰基氧原子酰胺I特征谱带主要反映肽键中羰基的振动状态南京作为氢键质子受体的能力更为上升大学绿色木霉926菌株纤维素酶的红外光谱中蛋白酰胺I国际真菌学界的重点研究对象瑞氏木霉特征谱带是在1645cm-1[4]表现以螺旋构象为主的特点(TnichOdenmaReesei)CBHI的催化域片段的结晶分析证在本实验中纤维素酶固体干粉中的蛋白分子是以螺明存在(/B)折叠桶即由7股平行链构成B折叠桶[3]7在旋构象为主强峰出现在1639cm-1这种肽片段中平行B折叠远多于反平行B折叠但早已有(见

8、表1)而表