琼胶酶研究进展

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 琼胶酶研究进展 【摘 要】琼胶酶（ Agarase）是 一类可以水解琼胶和琼脂糖的糖苷水解 酶。根据作用方式的不同，琼胶酶可以 分为 -琼胶酶和 -琼胶酶。本文从琼胶 酶的分布来源、酶学性质，应用等方面 综述了琼胶酶的研究进展。 中国论文网 /1/view-12825940.htm 【关键词】琼胶酶；糖苷水解酶； 综述 琼胶是红藻的主要成分，又称琼 脂，是一种一种海洋粘性多糖。琼胶的 有两种主要组成成分，分别是是琼脂糖 （agarose）和硫琼脂（agaropectin）1。 琼脂糖是琼胶的最主要的组成成分，它 是由 3，6- 内醚-L-半乳糖和 - D -半 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 乳糖通过 -1，3-糖苷键和 -1，4-糖苷 件交替连接而成的线性多糖。琼胶酶 （Agarase）是一类可以水解琼胶和琼脂 糖的糖苷水解酶。 一、琼胶酶的分类方式 琼胶酶（Agarase）是一类可以水 解琼胶和琼脂糖的糖苷水解酶。根据作 用方式的不同，琼胶酶可以分为 -琼胶 酶和 -琼胶酶。-琼胶酶 （EC3.2.1.158）能够水解琼脂糖的 - 1，3-糖苷键，所得的产物是琼寡糖 （agarooligosaccharides） 。-琼胶酶 （EC3.2.1.81）水解能够琼脂糖的 - 1，4-糖苷键，所得的产物是新琼寡糖 （neo-agarooligosaccharades） 2。目 前，有大量的 -琼胶酶被发现和报道。 而 -琼胶酶只有几个。 琼胶酶的另一种分类方式是根据 糖苷水解酶家族分类。它的分类依据主 要是糖苷水解酶的氨基酸序列相似性， 并且结合了三维结构、底物特异性和催 化反应机制的相似性3。这种分类方式 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 有利于反应糖苷水解酶的进化关系，对 新发现的酶的分类有很好的预见作用。 根据上述分类方式，琼胶酶被划 分在五个糖苷水解酶家族中。其中，- 琼胶酶分别被划分在 GH-16、GH- 50、GH-86 和 GH-118 家族，而 -琼胶 酶均被划分在 GH-96 家族。目前发现并 报道的 -琼胶酶均归属于 GH-96 家族。 二、琼胶酶的来源及性质 琼胶酶的来源于微生物，这些微 生物主要分布在海水4-6、海泥7， 8、 海藻9-11 、海螺 12，海肠13等海洋 软体动物体内，还有少量来源于淡水 14、红树林沉积物 15、动物和人体 粪便12 ， 16等。细菌的种类广泛，包 括革兰氏阴性菌，如太平洋火色杆菌 17，嗜冷单胞菌 8等。也包括革兰氏 阳性细菌，如淡紫灰链霉菌18。 （一）野生 -琼胶酶的性质 目前，随着 1902 年第一个 -琼 胶酶7，来自假单胞菌 Pseudomonas -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 galatica，被 Groleau 等发现并报道，人 们陆陆续续发现了一系列 -琼胶酶，并 进行了系统地深入研究。 在发现的野生 -琼胶酶中，酶活 性的差别很大。自 1992 年，土壤来源 细菌 Acinetobacter sp. AGLSL-1 -琼胶 酶酶活达到 397 U/ml19和 1998 年海洋 来源的 Pseudoalteromonas sp. -琼胶酶 酶活达到 292 U/mL10，没有发现酶活 更高的野生 -琼胶酶。 琼胶酶的底物琼脂糖具有胶凝性， 在低于 38的温度下，琼脂糖溶液会开 始凝固，所以，大部分的琼胶酶的最适 反应温度高于 38。比如，来自 Stenotrophomonas sp. Nta 的嗜碱性琼胶 酶20和来自 Agarivorans gilvus WH0801 的琼胶酶的最适反应温度为 40。部分的 -琼胶酶最适反应温度特 殊。来自来自 Flammeovirga Sp. OC4.的 -琼胶酶 Aga443617的最适温度范围 广泛，30-80 ；来源 Bacillus sp. BI-3 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 的耐热琼胶酶，最适反应温度高达 70 ，在 80 是仍然保留最大酶活力的 50%21；来自 Gayadomonas joobiniege G7 的琼胶酶 Aga J922的最适反应温度 为 25，在 5的时候，仍能保留最大 酶活的 80%。 根据已经报道的 -琼胶酶相关文 献，大部分的琼胶酶最适反应 pH 在 6.5-7.5 之间，pH 接近中性。部分 -琼 胶酶的最适反应 pH 比较特殊，来源 Gayadomonas joobiniege G7 的琼胶酶 Aga J922的最适反应 pH 为 5；来源 Stenotrophomonas sp. Nta 的嗜碱性琼胶 酶最适反应 pH 为 10.020；有的 -琼 胶酶的 pH 耐受范围较广，来自 Flammeovirga Sp. OC4.的 -琼胶酶 Aga443617最适 pH 在 5-10，来源于 Agarivorans sp. LQ48 的琼胶酶 AgaA， 其最适反应 pH 在 3.0-11.0 之间23。 （二）野生 -琼胶酶的性质 相比较进行大量研究报道的 -琼 胶酶，目前已经报道的 -琼胶酶仅有 3 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 例。1993 年，法国人 Potin 等4从交替 假单胞菌 Altermonas agarlytics GJ1B 中 分离出第一个 -琼胶酶 AgaA，SDS- PAGE 电泳显示其分子量为 180 kDa，Native-PAGE 电泳显示其分子量 约 360 kDa，表明该酶存在二聚体现象 产物为琼四糖。2005 年，第二-琼 胶酶 AgaA33 由 Ohta 等8自嗜冷单胞 菌 Thalassomonas sp. JAMB-A33 里分离 得到。SDS-PAGE 电泳显示其分子量为 85 kDa，但是其理论分子量为 180 kDa，存在二聚体现象，降解终产物琼 四糖。第三个 -琼胶酶 AgaD24是于 2017 年报道的，分离自海洋细菌 Thalassomonas sp. LD5。SDS-PAGE 电 泳显示其分子量为 180 kDa，Native- PAGE 电泳显示其分子量约 360 kDa， 也存在二聚体现象，最终产物为琼四糖。 （三）琼胶酶编码基因克隆及重 组酶性质 目前，越来越多的琼胶酶被重组 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 表达。最早有关琼胶酶重组表达报道是 在 1984 年，是被表达在变铅青链霉菌 中的25。1988 年，来自 Pseudomonas atlantica 的琼胶酶被表达在大肠杆菌中。 产量最大的重组酶是来海洋细菌 JAMB- A94 的 -琼胶酶26 。它被表达在枯草 芽孢杆菌中，通过发酵优化，产量达到 81mg/ml。 三、胶酶的应用 （一）琼胶酶在分子生物学中的 应用 琼胶酶在分子生物学领域，常用 来在琼脂糖凝胶回收过程中水解琼脂糖 凝胶，回收目的核酸分子。1993 年，Y Sugano 等27 用琼胶酶进行了胶回收 DNA 的研究。至今，琼胶酶在胶回收 试验中的应用已经十分成熟。 （二）琼胶酶在水产养殖等工业 方面的应用 琼胶酶可以用于获得海藻单细胞。 在水产养殖业，单细胞生物是水生生物 育苗期间常用的饵料。红藻细胞壁的主 要成分是琼胶，通过琼胶酶制备海藻原 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 生质体28。这个方法简单高效，有效 提高单细胞生物饵料产量。 琼胶酶还可以用于生产生物乙