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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α-琼胶酶和β-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。
【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-α-L-半乳糖和β- D -半乳糖通过α-1,3-糖苷键和β-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α-琼胶酶和β-琼胶酶。α-琼胶酶()能够水解琼脂糖的α-1,3-糖苷键,所得的产物是琼寡糖(harides)。β-琼胶酶()水解能够琼脂糖的β-1,4-糖苷键,所得的产物是新琼寡糖(neo-harades) [2]。目前,有大量的
β-琼胶酶被发现和报道。而α-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,β-琼胶酶分别被划分在GH-16、GH-50、GH-86和GH-118家族,而α-琼胶酶均被划分在GH-96家族。目前发现并报道的α-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β-琼胶酶的性质
目前,随着1902年第一个β-琼胶酶[7],来自假单胞菌Pseudomonas galatica,被Groleau等发现并报道,人们陆陆续续发现了一系列β-琼胶酶,并进行了系统地深入研究。
在发现的野生β-琼胶酶中,酶活性的差别很大。自1992年,obacter sp. AGLSL-1 β-琼胶酶酶活达到397 U/ml[19]和1998年海洋来源的Pseudoalteromonas sp. β-琼胶酶酶活达到292 U/mL[10],没有发现酶活更高的野生β-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β-琼胶酶最适反应温度特殊。来自来自F