干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 海洋酵母菌菊粉酶及其基因的表达调控

Arid

	海洋酵母菌菊粉酶及其基因的表达调控
	池振明; 刘光磊; 池哲
完成单位	中国海洋大学
登记(发布)日期	2013
中文摘要	菊粉是由β-2,1-糖苷键连接而成的D-呋喃果聚糖,分子还原性末端有一个葡萄糖残基以蔗糖型糖苷键连接。菊粉广泛存在于菊芋等植物的块茎中,约占块茎干重的70 %以上。菊粉酶可以分为外切菊粉酶和内切菊粉酶,前者能够通过一步酶解反应从菊糖分子的非还原性末端将果糖残基切割下来,形成大量的果糖和少量的葡萄糖。后者同样可以通过一步酶解反应切割菊粉分子内部β-2,1-糖苷键产生果聚寡糖。而淀粉的完全酶解至少需要 -淀粉酶和葡萄糖淀粉酶共同作用。由于菊芋抗旱、抗病虫害、抗盐碱、根块产量高等优点,被认为是非粮作物,其根块的菊粉将来完全有可能会取代目前粮食中的淀粉作为发酵工业的原料,避免发酵工业使用的原料与人竞争粮食。所以研究利用菊粉替代淀粉作为工业原料对于解决粮食安全问题、沙漠和盐碱地绿化问题等具有非常重要的现实意义。为了使菊粉酶快速地水解菊粉产生单糖或寡糖,如何获得高活力的菊粉酶及其基因非常重要;为了转化菊粉合成各种工业产品,获得的菊粉酶基因能在各种工业微生物中进行高效表达、并产生高活力菊粉酶也非常重要。过去多数人在陆地各种微生物中寻找高活力的菊粉酶,最近几年发现海洋环境中微生物资源也非常丰富,那么海洋环境中是否具有产高活力菊粉酶的微生物,特别是产菊粉酶的酵母菌。为此最近10年我们实验室首次开展了海洋环境产菊粉酶酵母菌的多样性调查、分离纯化不同种海洋酵母菌的菊粉酶、研究了纯化菊粉酶的物理化学特征、克隆了不同种海洋酵母菌的菊粉酶基因,研究了这些菊粉酶基因的基本特征、构建了不同种酵母菌的菊粉酶高效表达载体和基因敲除载体、利用克隆得到的菊粉酶基因在不同种酵母菌中进行了高效表达、研究了外切菊粉酶和内切菊粉酶的催化机理和这些酶的进化问题。发现了海洋酵母菌Pichia guilliermondii,Cryptococcus aureus,Candida membranifaciens subsp.flavinogenie,Rhodosporidium toruloides和Aureobasdium sp.P6等可以产生高活力的菊粉酶、纯化了P.guilliermondii和C.aureus 的菊粉酶、克隆到了所有这些酵母菌的菊粉酶基因、发现这些酵母菌只能产生外切菊粉酶、并且C-末端均不含有SVEVF保守结构域、构建了海洋酵母菌Yerrowia lipolytica胞内酶、胞外酶和表面展示载体、酒精酵母菌、马克斯克鲁维酵母菌、和Aureobasdium spp.不同菌株的插入型表达载体和基因敲除载体、利用克隆得到的菊粉酶基因在产酒精、油脂、柠檬酸、高蛋白、胞外多糖等酵母菌进行了高效表达、发现重组菊粉酶可以高效转化菊粉形成乙醇、油脂、柠檬酸、蛋白质和胞外多糖、敲除葡萄糖阻遏的关键调控蛋白Mig 1、发现外切菊粉酶和内切菊粉酶参与催化的关键保守氨基酸和它们的催化机理、发现了细菌、酵母菌和霉菌外切菊粉酶的亲缘关系和细菌和霉菌内切菊粉酶的亲缘关系。在国际有关杂志上共发表了31篇学术论文,其中8篇代表性文章被SCI论文引用160次,它们均属于JCR的1区,其中他引92次。另有23篇文章的22篇被SCI论文引用406次,其中他引217次。发表的文章被多个高影响因子杂志,如JBC,Food Chemistry,Appl Microbiol Biotechnol,Marine Drugs,Frontiers in Microbiology,FEMS Yeast Research引用,本成果受到学术界的高度评价,有多篇文章对本成果论文进行了专题评述。本报奖项目属生命科学领域。
中文关键词	海洋酵母菌 ; 菊粉酶 ; 菊粉酶基因 ; 表达调控
成果类型	基础理论
中图法分类号	Q936
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001640367
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243261
推荐引用方式 GB/T 7714	池振明,刘光磊,池哲. 海洋酵母菌菊粉酶及其基因的表达调控[Z]. 基础理论,2013.