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木聚糖酶EvXyn11^TS耐热性与其N端二硫键的相关性分析
  • ISSN号:0001-6209
  • 期刊名称:《微生物学报》
  • 时间:0
  • 分类:Q936[生物学—微生物学]
  • 作者机构:[1]江南大学药学院,无锡214122, [2]江南大学食品学院,无锡214122, [3]江南大学无锡医学院,无锡214122
  • 相关基金:国家自然科学基金(31101229)
中文摘要:

【目的】以糖苷水解酶11 家族耐热木聚糖酶EvXyn11TS为研究对象,定点突变其编码基因Syxyn11,揭示EvXyn11TS耐热性与其N端二硫键的相关性。【方法】对不同来源的、与EvXyn11TS一级结构相似度较高的若干11家族木聚糖酶进行多序列同源比对,发现只有耐热的EvXyn11TS在其N端存在一个二硫键(Cys5-Cys32);运用分子动力学模拟预测该N端二硫键存在与否对木聚糖酶热稳定性的影响。以人工合成的Syxyn11为母本,采用PCR技术将其编码Cys5的密码子TGT突变为编码Thr5的ACT,构建去除了N端二硫键的突变酶(EvXyn11M)的编码基因Syxyn11M;分别将Syxyn11和Syxyn11M在毕赤酵母GS115中进行表达,并分析表达产物EvXyn11TS和EvXyn11M的温度和pH特性。【结果】酶学性质研究结果表明:EvXyn11M的最适温度Topt由突变前的85℃降至70℃;EvXyn11TS在90℃的半衰期t1/290为32 min,而EvXyn11M在70℃的半衰期t1/270仅为8.0 min。【结论】运用分子动力学模拟预测了N端二硫键对EvXyn11TS耐热性的重要作用,并通过定点突变验证之,为其它与耐热EvXyn11TS一级结构相似的、11家族常温高比活性木聚糖酶的耐热性改造提供了新的技术策略。

英文摘要:

[Objective] To reveal the correlation between thermostability of xylanase EvXyn11TS and its N-terminal disulfide bridge,an EvXyn11TS-encoding gene (Syxyn11) was synthesized and subjected to site-directed mutagenesis.[Methods]Multiple homology alignment of protein primary structures between the EvXyn11TS and several GH family 11 xylanases displayed that,in their N-termini,only EvXyn11TS contained a disulfide bridge (Cys5 -Cys32),whose effect on the xylanase thermostability was predicted by molecular dynamics simulation.We constructed a gene Syxyn11M,encoding the mutated xylanase (EvXyn11M ) without N-terminal disulfide bridge.Then,Syxyn11 and Syxyn11M were expressed in Pichia pastoris GS115,and temperature and pH properties of the expressed enzymes were analyzed.[Results]The analytical results displayed that the temperature optimum of EvXyn11M was 70℃,which was 15℃ lower than that of EvXyn11TS.The half-life (t1/290) of EvXyn11TS at 90℃ was 32 min,while the t1/270 of EvXyn11M at 70℃ was only 8.0 min.[Conclusion]The important role of the N-terminal disulfide bridge on the thermostability of EvXyn11TS was first predicted by molecular dynamics simulation,and confirmed by site-directed mutagenesis. This work provided a novel strategy to improve thermostabilities of the mesophilic family 11 xylanases with high specific activities.

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期刊信息
  • 《微生物学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国微生物学会 中国科学院微生物研究所
  • 主编:谭华荣
  • 地址:北京市朝阳区北辰西路3号中国科学院微生物研究所B401室
  • 邮编:100101
  • 邮箱:actamicro@sun.im.ac.cn
  • 电话:010-64807516
  • 国际标准刊号:ISSN:0001-6209
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1995/Q
  • 邮发代号:2-504
  • 获奖情况:
  • 国家优秀期刊二等奖,中科院优秀期刊二等奖,中国科协首届优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国生物医学检索系统,美国生物科学数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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