定点突变极端耐热木聚糖酶XYNH的研究

定点突变极端耐热木聚糖酶XYNH的研究

论文摘要

木聚糖是半纤维素的主要成分,在自然界是第二丰富的多糖,也是重要的可再生资源。木聚糖酶(β-1,4-xylanase)在工业生产者具有极为重要的地位。木聚糖酶(β-1,4-xylanase)可以专一水解木聚糖的β-1,4糖苷键,将木聚糖分解为木寡糖和少量木单糖。来源于海栖热袍菌(Thermotoga maritima MSB8)的木聚糖酶具有很强的耐热性,通过密码子优化以后的XYNH(PDB code:1VBR)在GenBank中基因登录号为KR078269。本研究是将耐热木聚糖酶XYNH进行重叠延伸PCR定点突变,将293处脯氨酸突变为缬氨酸和组氨酸,得到突变子V和H。然后取酶活力最高的两株生产菌分别命名V7、H7。通过酶学性质检测发现,突变子在pH稳定性和适应性方面较野生型有了明显的变化,H7在pH 5.5-9.0的相对酶活高于野生型20%以上,pH 10.0时仍高于野生型,出现了嗜碱性,V7、H7的pH稳定性较野生型更好,因为两个突变子在pH4.0-10.0相对酶活都没有低于90%,而野生型在pH 4.0时相对酶活低于70%,在pH10.0时相对酶活低于了60%。通过重组菌与底物的最适反应温度高达105℃,但在无底物条件下孵育的热稳定性不高,得到底物对酶的保护作用,在有底物保护作用的情况下,重组菌的热稳定性较无底物条件下增强了,而突变菌株V7、H7较XYNH具有更长的半衰期,突变子的半衰期在各高温下大于野生型40%以上,说明293处脯氨酸突变为缬氨酸与组氨酸在有底物的情况下提高了酶的活性,高温下的稳定性得到了显著的提升。Km值的测定表现出H7丧失了一些与底物结合的能力,但在无底物的热稳定性上又好于XYNH和V7的表现。V7、H7的比酶活较XYNH都有了的提升。突变位点与酶学性质的复杂变化关系值得进一步研究。

论文目录

  • 部分英文缩写解释
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 木聚糖和木聚糖酶
  •     1.1.1 木聚糖
  •     1.1.2 木聚糖酶
  •     1.1.3 木聚糖酶的应用
  •   1.2 耐热木聚糖酶概况
  •     1.2.1 耐热木聚糖酶
  •     1.2.2 木聚糖酶的耐热机制
  •   1.3 常见的定点突变方法
  •   1.4 研究目的和意义
  • 第二章 木聚糖酶1VBR突变株的构建及筛选
  •   2.1 实验材料
  •     2.1.1 菌种以及质粒
  •     2.1.2 试剂盒、工具酶
  •     2.1.3 主要仪器
  •     2.1.4 常用试剂
  •     2.1.5 培养基
  •   2.2 木聚糖酶1VBR突变菌株构建
  •     2.2.1 大肠杆菌Top10及BL21 感受态制备
  •     2.2.2 提取含目的基因的重组质粒及p ET-22b(+)质粒
  •     2.2.3 重叠延伸PCR突变
  •     2.2.4 转化大肠杆菌宿主细胞Top10
  •     2.2.5 克隆载体阳性克隆子筛选
  •     2.2.6 转化大肠杆菌宿主细胞BL21
  •     2.2.7 表达载体阳性克隆子筛选
  •     2.2.8 突变子初筛及复筛
  •   2.3 结果与分析
  •     2.3.1 突变株鉴定结果
  •     2.3.2 测序鉴定结果
  •     2.3.3 筛选结果
  •     2.3.4 木糖标曲
  •   2.4 小结
  • 第三章 突变株酶学性质测定
  •   3.1 实验材料
  •     3.1.1 菌株
  •     3.1.2 实验仪器
  •     3.1.3 常用试剂
  •   3.2 实验方法
  •     3.2.1 部分突变株最适反应温度及温度稳定性检测
  •     3.2.2 部分突变株最适反应pH及 pH稳定性检测
  •     3.2.3 底物保护高温条件下半数死亡时间的测定
  •     3.2.4 米氏常数和比活力测定
  •     3.2.5 SDS-PAGE凝胶电泳
  •   3.3 结果分析
  •     3.3.1 部分突变株最适反应温度及温度稳定性检测
  •     3.3.2 最适反应pH检测结果
  •     3.3.3 底物保护高温条件下半数死亡时间的检测结果
  •     3.3.4 Km值与比酶活
  •     3.3.5 SDS-PAGE胶图
  •   3.4 小结
  • 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录1 VBR基因原始序列及优化后序列
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张雪松

    导师: 熊海容

    关键词: 耐热木聚糖酶,重叠延伸,突变,底物保护作用,半衰期

    来源: 中南民族大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 中南民族大学

    分类号: Q78

    总页数: 54

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