微生物纤维素结合域的研究及在生物技术中的应用.pdfVIP

第 l6卷第2期 纤 维 素 科 学 与 技 术 、，01．16 No．2 2008年6月 Journal of Cellulose Science and Technology Jun．2008 文章编号：1004·8405(2008)02·0066·07 微生物纤维素结合域的研究及在生物技术中的应用 郑小玲， 林陈水 (浙江工业大学 药学院，浙江 杭州 310032) 摘 要：概述了微生物纤维素结合域的来源、分类及作用机理，总结了近年来微生 物纤维素结合域在亲和层析、细胞固定化、诊断学、蛋白质工程、靶向定位及体内 细胞壁修饰等领域的应用状况。 关键词：纤维素结合域；生物应用；亲和层析 中图分类号：Q81 文献标识码：A 上世纪 40年代末，有科学家提出微晶纤维素酶降解纤维素的最初阶段与一不溶性 C· 末片段有关。该片段对纤维素结构的稳定性起主要作用，而且能使底物接近酶。此片段于 1986年及1988年先后在里氏木霉(z reesei)和粪肥纤维单胞菌(C．fimi)中被证实，命名 为纤维素结合域 (cellulose．binding domain，CBD)。CBD一般在肽链N端或C端，其功能 是将相邻的催化结构域固定到晶体纤维素底物上。 CBD易从酶中蛋白水解，所以可通过限制性蛋白水解作用获得。Cl—Cx模型提出40年 之后，第一个C1部分从产纤维二糖梭菌(C cellulovorans)和粪肥纤维单胞菌(C．fimi)中 获得。迄今为止，许多 CBD的结构和生化功能都已经被揭晓。CBDs(cellulose-binding domains)具有独特的物理化学性质，在很多方面都有着广泛应用。近些年来，随着研究的 深入，CBDs在生物技术中的应用也处在迅速发展中。 l微生物CBD的来源、分类及作用机理 微生物CBD存在于真菌、细菌、放线菌等微生物种群中，其中以细菌和真菌的研究较 多。具有微生物CBD的细菌分三大类群：(1)厌氧发酵型：芽孢梭菌属(Clostridium)、牛 黄瘤胃球菌属 (Ruminococcus)、白色瘤胃球菌 (Ruminococcusalbus)、产琥珀酸拟杆菌 (丑 succinogenes)、产琥珀酸丝状杆菌 (Fibrnbactersuccinogenes)、溶纤维菌 ( ．fibrisolvens)、 热纤梭菌 (C thermocellum)、解纤维梭菌 (C cellulolyticum)、假单孢菌 ( cellulosa)；(2) 好氧型：粪肥纤维单胞菌(C励T 纤维单胞菌属(Cellulomonas)、纤维弧菌属(Cellvibrio)、 发酵单胞菌(Zymomonas)、混合纤维弧菌(Cellvibrimixtus)：(3)好氧滑动菌，如噬胞菌属 (Cytophaga)。真菌最常见的有木霉属 (Trichoderma)、曲霉属 (Aspergillus)等。微生物 CBD一般存在于纤维素酶中，但在几种降解多糖的酶中也发现了CBDs,如C thermocellum 的木聚糖酶ll】， funiculosum的酯酶l2J， cellulosa的果胶酶l3J。细菌纤维素酶是多酶复合 体系，可分为内切葡聚糖酶(Celia)、外切葡聚糖纤维二糖水解酶(Cex)、3-葡萄糖苷酶(BG) 收稿日期：2007-10-16 ·通讯作者 gene@~ut．edu．ca 作者简介；郑小玲 (1983～)，女，浙江衢州人，硕士研究生；主要从事分子生物学及蛋白工程的研究。 第2期 郑小玲等：微生物纤维索结合域的研究及在生物技术中的应用 67 三大类。 目前已发现四十多种不同的CBD。根据氨基酸序列、结合专一性及结构的差异，CBDs 可分为14个不同的家族。家族V和家族Ⅷ各只有一个成员，家族I，Ⅱ，Ⅲ有四十至四十 几个成员。CBDs含有30～180个氨基酸，在同种蛋白质中以单个、成对或者三个区域的形 式存在，一般出现在蛋白质C或N末端，偶尔也存在于多肽链中间。微晶照相术和核磁共 振已经测定出CBD家族I