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微生物几丁质酶的应用研究进展

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的特点 。同时微生物几丁质酶在生物 防治 、医药等领域
也有 广 泛 应 用 。
物不以几 丁质代谢作为生命活动必需系统 ，故以几丁质 酶作为靶点的生物杀虫剂和抗真菌药物具有对 人畜无害
的优点 。至今已报道 的几丁质酶抑 制剂主要有 ：Ａｌ ａ ｌｓ． ｏ ｍｄｎ ｒ ｆ 、Ａｇｄ ｉ 、Ａ ｇ ｎ ｒ ｉ ｉ ｉ ｉ ａ ｎ和 Ｄ ｍ ｔ ｌ ａ ｉ ｎ等 ’ ｅ ｅ ａ ｏ ｍｄ ｙ ｓ ｉ ｌ 。据
．
Ｋｅ ｒ ：Ｃｈ ｔ ａ ｅ；Ｆｉｒ ｔ ｎ； Ｃ ａａ ｔｒｓｉｓ Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄｓ ｉｉ ｓ ｎ ｈ ａｉ ｏ ｈ ｒ ｃｅ ｔｃ ； ｉ ｐｉａｉｎ
近年来 ，有关几丁质衍生物如几丁寡糖 、壳聚糖等
的研究与开发在 国 内外 引起 了普 遍关注 ，它们 在 医药、 食 品 、环保等众多领 域的应用 显示 出广阔 的应 用前景 。 采用生物酶 降解 法生 产几 丁寡 糖和 壳聚 糖是 理想 的途
１ 微生物几丁质酶
自从 Ｂ ｎｃｅ 首次报导溶几丁质芽孢 杆菌 Ｂ ｃ ｌ ｅ ｅｋ ａｉｕ ｌｓ
ｃｉ ｏｉ ｕ 能生产 几 丁质酶 以来 ，已发 现 了许 多 产几 ｈ ｉ ｖ ｏｓ ｔ ｒ ｎ 丁质酶 的微生物 ，包括 细菌 、放线菌和真菌等 。产几 丁
质酶 的菌株 有 海 洋 弧菌 Ｖｂ ｏＦ ｒｉｉ ｉ ｉ ｈ ｒ ｙ， ｉ ｉ ｕｎ ｓ ，Ｖ ｒ ａｖ ｉ ｒ ｓｉ ｂｏ ｅ
径 ，与化学生产法相 比具有反应条件温和 、不污染环境
２ 微生物几丁质酶的应用现状
２ １ 在 害虫 防治 中具有增效作 用 ． 由于几丁质酶在真菌 出芽生殖和昆虫蜕 皮过程 中发 挥 了极为重要 的作用 ，使得几 丁质 酶可 能成 为生物杀虫 剂和抗真菌药物专一性作用 的靶点 一 。同时 由于哺乳动
报道 ，几丁质酶对苏云金芽孢杆菌制剂有增效作用 。其 机理为 ：许 多昆虫 的中肠具有围食膜 ，由几丁质 、蛋 白
质和透明质酸等组成 ，主要成分是几丁质。围食膜是 昆 虫防止病原 细菌或病毒传染的一 道天然屏障。微量几丁 质酶水解 幼虫中肠 的几丁质 ，可能有助 于苏云金芽孢杆 菌制剂侵染 害虫幼虫 ，从而加速幼虫罹 病进程 ，提高幼
河 北农 业 科 学 ，２０ ， １ （ １ ：６ ０ ８ ２ １ ） ８—６ ９
Ｊｕｎｌ ｆ ｅｅ ｃｌ ｒｌ ｃ ｎｅ ｏｒａ ｏ Ｈ ｂｉ Ａ ｕｔ ａ Ｓｉ ｃｓ ｕ ｅ
责任编辑
李布青
微 生物 几 丁质 酶 的应 用研 究 进展
刘海燕 ，丁存 宝 ，贾长虹 ，张秀军
（ ．华北煤 炭医学 院生物技术系 ，河北 唐 山 ０ ３０ ；２ 河北理工大学化工与生物技术学 院，唐 山市海洋资源综合利用 重点实 １ ６０ ９ ．
验室 ，河北 唐山 ０ ３０ ； ６０９ ）
摘 要 ：近年来几丁质酶在 生物防治 、医药等领域 的研究与开发 引起 了国内外普遍 关注。综述 了微 生物几丁质酶
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃｈｔｎ ｓ ｓ ａｄ ａｔｎｉｎ ｉ ｈ ｅ ｅ ｒｈ ａ ｄ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｉｌｇｃ ｌ ｏ ｔｏ ａ ｄ ｍｅ ｉｉ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｓｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｗａ ｐ ｉ ｔｅ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ａｃ ｎ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｂ ｏｏ ｉａ ｃ ｎ ｒｌ ｎ ｄｃｎ ｎ ｒ ｃ ｎ ｉ ｙ ａｓ Ｔ ｅ ａ ｐ ｉａｉｎ ｏ ｃｏ ｉｌｃ ｉｉａ ｅ ｗａ ｕ ｅ ｒ． ｈ ｐ ｌ ｔ ｆｍｉｒｂ ａ ｈｔ ｓ ｓｓ ｍｍａ ｚ ｄ， ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｐ ｏｔｔ ｎ ａ ｄ ａ ｐ ｉａｉｎ ｐ ｏｐ ｃ ｒ ｉｗｅ ． ｃ ｏ ｎ ｉ ｒｅ ｎ ｈ ｘ １ｉ ｉ ｎ ｐ ｌ ｔｏ ｒ ｓ ｅ ｔｗｅｅ ｖｅ ｄ ａ ｏ ｃ
ＬＵ Ｈ ｉ ａ ，ＤＮ ｕ ．ａ ，Ｊ ｈ ｎ—ｏｇ，Ｚ Ａ ＧＸｕｊｎ Ｉ ａ ｙｎ’ Ｉ ＧＣ ｎｂ ｏ ． Ｉ Ｃ ａｇｈｎ Ｈ Ｎ ｉ－ Ａ ｕ （ ． ｅａ ｍ ｎ ｆ ｉｅｈｏ ｇ ，Ｎ ｒ ｈ ａＣ ａ Ｍ ｄｃｌ ｎｖｒ ｔ，Ｔ ｎｓａ ０ ３０ ，Ｃ ｉａ ． ｏｅｅｏ ｅ ｉ ｌ １Ｄ ｐｒ ｅｔ ｏ ｃｎｌ ｙ ｏｔ Ｃ ｉ ｏｌ ｅｉ ｉ ｓｙ ａｇ ｎ ６０ ９ ｈｎ ；２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｈ ｍｃ ｔ ｏｂ ｔ ｏ ｈ ｎ ａＵ ｅｉ ｈ ｌ ｃ ａ ｅｇ ｅｒ ｇａｄｂ ｔ ｈ ｏ ｇ ，Ｈ ｂｉ ｏ ｔ ｈｉ Ｕ ｉ ｒｔ，Ｔ ｎｓａ ０ ３０ ，Ｃ ｉａ ｎｉ ｅ ｎ ｉ ｅ ｎｌ ｙ ｅｅ Ｐ ｌｅ ｎ ｎｖ ｓｙ ａｇｈｎ ６ ０９ ｈｎ ） ｎ ｉ ｎ ｏｃ ｏ ｙｃ ｃ ｅｉ
虫死亡率。
Ｖ ｒ ｐ ｓａ ｉ ｉ ｉ ｓ．ｔ ｉ Ｆ ：７ 以 及 海 洋 节 杆 菌 Ａｔ ｏ ｏ ａ ｂｏ ｒｎ ｌ ｒ ｎｓ ｅｍ
ｓ． ｔ ｉ Ｏ７等 。 ｐ Ｓｒ ｎ ． ａ 几 丁质酶的分子量差异较大 ，细菌的几 丁质酶 多为 ６ １０ Ｄ。大多数 微生 物几丁质酶 是酸性蛋 白。许 多 ０～ １ ｋ 几 丁质酶具有溶菌酶的特性 。不 同微生物所产生 的几 丁
的 应 用研 究现 状 ，并 对 其 开发 应 用前 景 进 行 了展 望 。 关键 词 ： 几 丁质 酶 ；筛 选 ；特 性 ；应 用
中图分类号 ：Ｑ ３ ９６
Байду номын сангаас
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ ． ３ ２ ０ ）１ － ６ －２ ０ ８１ １（０ ８ １ ０ ８０ ６ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｈｅＡｐｐｉａ ｉ ｎ ｏ ｉｒ ｂ ａ ｉｉ ａ ｅ ｓａ ｃ ｏ ｒｓ ｎ ｔ ｌ ｔｏ ｆＭ ｃ ｏ ｉ ｌＣｈ ｔｎ ｓ ｃ

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生物信息学在几丁质酶研究中的应用

生物信息学在几丁质酶研究中的应用

生物信息学在几丁质酶研究中的应用作者：万娟宋小康倪红来源：《南方农业·上旬》2017年第01期摘要几丁质酶在防治病原真菌，抵御农业害虫，参与共生固氮及植物的生长调控等方面都有重要作用。

几丁质酶种类较多，在大小、三维结构、理化性质和酶学性质等方面差异较大，因而，采用生物信息学方法快速有效地分析几丁质酶是十分有必要的。

对将生物信息学应用到新型几丁质酶基因的发现、几丁质酶的结构分析、几丁质酶的后基因组分析以及在几丁质酶分析中出现的问题等几方面进行了综述。

关键词生物信息学；几丁质酶；应用中图分类号：Q811.4 文献标志码：A DOI：10.19415/ki.1673-890x.2017.1.024知网出版网址：http：///kcms/detail/50.1186.s.20170123.1758.012.html 网络出版时间：2017-1-23 17：55：00几丁质酶是将几丁质及其他至少含有1个乙酰氨基葡萄糖残基底物水解为低分子量的β-1，4-N-乙酰-D-葡聚糖的一类酶，主要作用为：（1）抑制植物病原真菌生长、抵御农业害虫对作物的伤害，提高植物抗性等。

（2）作为生产几丁寡糖重要的生物酶来源。

针对几丁寡糖在作为植物调节剂，促进植物生长和刺激植物几丁质酶活性迅速提高，增强植物的抗病能力等方面的应用研究广泛[1-2]。

生物信息学是以计算机和互联网为工具，对采集的生物信息进行存储、检索、分析和加工的新科学。

它以核苷酸或氨基酸序列为基础，分析序列中含有的生物信息。

本文对生物信息学在几丁质酶中的应用研究做一综述。

1 新型几丁质酶基因的发现生物信息学是几丁质酶基因组研究的基础，在新型的几丁质酶基因的发现中至关重要。

王艳君，杨谦等人[3]以角毛壳菌（Chaetomium cupreum）菌丝体时期的cDNA文库中几丁质酶基因的EST序列（expressed sequence tag）为模板，采用inverse-PCR克隆出该基因cDNA 序列，命名为chi58；接着进行生物学分析，用多种分析手段预测蛋白结构、功能和各种理化性质。

植物几丁质酶及其基因工程研究进展

植物几丁质酶及其基因工程研究进展


收 稿 日期 ： ０ ９ １ — ８ ２ ０—０２
作 者 简介 ： 爱 葵 ， ， 东兴 宁 人 ， 东教 育 学 院 生 物 系教 授 ． 陈 女 广 广
・
４ ８・
广东教育学 院学报
第 ３ 卷 ０
还 能催 化转糖基 反应 ． 引
１ ２ 植 物几 丁质酶 的抗病 作用机 理 ．
通过 现代组 织化学 技术结 合荧光 显微 镜和 电镜技术 观察 到真菌 的菌丝 顶端及 其侧 壁里层 有几 丁质 的存
在［． ６ 几丁质是一种广泛分布于多数真菌细胞壁上 的主要成分． ］ 它是 Ｎ 乙酰一 ． 一 Ｉ葡萄糖胺 以 １４ ） ，一 糖苷键连 接 的多 聚物． 物 中的 Ｎ一 植 乙酰 葡萄 糖胺 以糖 酯键 形 式 存 在 ， 而非 线 性 同 聚物 ， 即植 物 中缺 少该 酶 的有 效底 物． 所以几丁质酶可以降解病原真菌细胞壁 中的几丁质 ， 破坏细胞新物质 的沉积致使病原体死亡 ， 而且产生 的细胞壁碎片具有诱导作用 ， 从而刺激寄主植物的抗病反应＿． ７ 大量研究表明， ］ 几丁质酶抑制菌丝生长 ， 使其 顶 端细胞 壁变薄 进一步 引发气 球状 突起 ， 终导致 原生质 膜破 裂［． 最 ８ ］
陈 爱 葵 ，庄 文 宋 ，陈冬梅
（ 东教 育学 院 生 物 系 ，广东 广 州 ５０ ０ ） 广 １３３
摘 要 ： 丁质是 构成 大 多数真 菌细 胞壁 的主要 成 分． 丁质 酶 广 泛存 在 于植 物 、 物及 微 生 物 几 几 动 细胞和 组 织 中， 参与 多种 生理过 程． 究发现 ， 多微 生物都 可以产 生几 丁质 酶 ， 研 许 几丁质 酶 的生物 活
第３卷 Ｏ
第 ３ 期
广 东 教 育 学 院 学 报
木霉几丁质酶应用研究进展

木霉几丁质酶应用研究进展


几 丁质酶 的产生 木 霉几 丁质酶不仅 能降解病 原真菌
切 几 丁质酶 的适 宜 ｐ Ｈ值 ４０ ７０最 适 ｐ ． ．， ～ Ｈ值 ４５ 一 ．。Ｂ 成熟 的菌丝 顶端 。同 时也 能 降解具有 几 丁质一 聚糖 葡 １一一 ， Ｎ 乙酰葡糖胺 酶 的最适 温度 为 ５ ４ ０℃． 内切几 丁质 复合 结构 的细胞壁 以及菌核 Ｌ ｒｏ 究表 明 ． 霉几 ｏｉ 研 ｔ 木 酶最 适 温度 ４ ＝ ０ ｃ。此外某 些木 霉几 丁质 酶还具 有抗 丁质 酶 的生 物 防治效果 要 比植 物 、 菌和其 它真 菌 的 《 细 热性 。Ｌ ｒｏ ｏｉ ｍ报 道 。 ｔ 乙酰葡糖 胺 酶 Ｃ Ｉ ０ Ｈ Ｔ １２及 内切
１一 ， Ｎ一 ４ 乙酰 葡糖 胺酶 ｆ— — ｃ ｔ ｈｘ ｓｍ ｎｄ ｓ） Ｅ 这 主要是 由于酶作 用 于病原菌 细胞壁 及原 生质 膜 。 Ｂ Ｎ ａｅ ｌｅｏａ ｉｉａｅ （Ｃ ｙ 有 ３ ．． ）以外切 形式把 几 丁质降 解成 Ｎ 乙酰葡糖 胺 助 于 抗 生 素 扩散 到作 用 位 点 上 Ｓ ｈｒ ｂ ｃ ．１ ２， ２ ５ 一 ｃｉ ｏ ｋ从 ａ ｍ — 单体 。其特 点是酶切 充 分时水解 产 物仅为 Ｎ 乙酰葡 ｔ ｖ ｉ １ Ｔｖ ｅ ｓ １ 株 中分 离 到 的 ４ Ｄ 一 ｒ ｉｄ Ｐ 和 －ｒｎ 菌 ｏ ｒｅ ｉ ４ ２ｋ ａ内切
糖胺单 体 ； 几 丁二糖 酶ｆ ｉｂｏｉａｅ 若 酶切充 分 几 丁质 酶 、０ｋ ａ 二糖 酶 和 ７ Ｄ ② ｃ ｔ ｉ ｄｓ）， ｈ０ ｓ ４ Ｄ 壳 ３ｋ ａ的 Ｎ 乙酰一 — 一 Ｂ
时水解产 物仅 为几 丁二 糖 ； 内切几 丁质酶ｆ ｄ ｃ ｉ— Ｄ 葡糖胺 酶均能 够水解病原 菌 的细胞 壁 ． 制孢 子萌 ③ ｅ ｏｈｉ ｎ ｔ 一 抑 ｎ ｓ） Ｃ３２１ ４ ， ａｅｆ ．．． ）以随 机形式 内切 降解 几 丁质． 酶 发 和 菌 丝 生 长 ， Ｂ ｔ ｔ ｉｅｅ 、ｕａｉｎ ｓｐ、 ｓ — Ｅ １ 其 如 ０ ｙ ｓｃ ｒａＦ ｓｒ ｌ ｐ ．Ｕ ｔ ｒｉ ｎ ｕ ｉ 解产物 混杂， 有几 丁单糖 、 丁二糖 和几 丁寡 糖 几 １ 木 霉几 丁质酶 的理化特 性 ． ２ Ｄ ｈｙ 研 究 指 出 ．木 霉几 丁 质酶 的分 子量 大 约 ａｉａ ２ ～ ９ Ｄ ， ０ １０ｋ ａ 与其它 来源 的几 丁质酶 相近 Ｂ １ 一 一 一。 Ｎ ４ 乙酰葡 糖胺酶 适 宜 ｐ Ｈ值 ３０ ７０ ．～ ． 最适 ｐ 值 ５ ； Ｈ ． 内 ５ ｌ ｏａｅａ 、 ｎ ｉｕａｎ ｃｔｒ和其 它 细胞 壁 中含 有几 ａ ｖｎ ｅＵ ｃ ｌ ｅａ ｇ ｎ ０ 丁质 的真 菌 ２２ 对 真菌细胞 壁 的降解 作用 ． Ｇ ｎａ ｚ ｏ ｚｌ 研究 指 出 ． 菌细 胞壁 能 有效诱 导 木霉 ｅ 真
壳聚糖酶

壳聚糖酶

微生物壳聚糖酶的研究进展及应用现状几丁质（chitin）又名甲壳素、甲壳质，是N-乙酰-D-葡萄糖胺以β-1,4-糖苷键相连而成，是地球上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。

壳聚糖(chitosan)为几丁质脱乙酰化后的产物,是一种阳离子型多糖，也是目前唯一的商品化碱性多糖。

壳聚糖是一种高分子阳离子絮凝剂，由于具有无毒、可被生物降解、良好的生物容性和成膜性等优良特性，在医药卫生、农业等方面得到广泛的应用。

如可作为离子交换剂，毛发固定剂、保湿剂和柔软剂，药物缓释剂、增溶剂，饲料添加剂，种子处理剂等。

但是壳聚糖的分子量大，水溶性较差，在人体内不易吸收，使其应用受到限制。

而壳聚糖的降解产物壳寡聚糖（Chitooligosaccharides）不仅具有水溶性好、易吸收等优点，近年来更是发现，低分子量壳寡聚糖（如五糖、六糖）具有抗肿瘤、抗菌、免疫激活及保湿吸湿等特点，使其在医药领域有着广泛的应用前景。

壳寡糖的制备大多数是以虾、蟹等为原料，经过脱乙酰基等处理得到壳聚糖，再进一步水解得到壳寡糖。

目前，由壳聚糖制备壳寡糖主要有两种水解方法：酸解法和酶解法。

酸解法一般是用盐酸部分水解壳聚糖，用甲醇除去水解液中产生的大量单糖，经加Dowex离子交换树脂分离得到壳寡糖。

酸水解法的缺点是反应产物单糖较多，而壳寡糖含量低，反应条件苛刻，工艺烦琐，同时这一工艺由于产生大量废弃酸液，易给环境造成污染。

酶解法是指采用酶制剂在较温和的条件下降解壳聚糖。

一般分为两类：非专一性水解酶和专一性水解酶。

非专一性酶工艺，是利用如脂肪酶、溶菌酶等壳聚糖非专一性水解酶，降解壳聚糖。

但降解程度有限，而且产物复杂，不易分离，酶量使用大。

专一性水解酶是利用以壳聚糖为专一性底物的壳聚糖酶，专一性水解壳聚糖，该反应条件温和，可通过反应时间控制水解产物，为大规模生产壳寡糖提供了可能，是一种较为理想的壳寡糖制备方法。

壳聚糖酶（Chitosanase,EC.3.2.1.132）是催化壳聚糖降解的专一性酶。