木聚糖是植物細胞壁中半纖維素組成的主要成分，是地球上豐富的可再生資源，是一種多聚五碳糖，主要由木糖以β-1，4糖苷鍵聚合形成主鏈。木聚糖酶廣泛應(yīng)用于飼料業(yè)、造紙業(yè)和食品業(yè)等。這些工業(yè)條件對木聚糖酶要求極高，只有活性高且耐熱性好的木聚糖酶才具有更廣泛的應(yīng)用價值。
中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所郭瑞庭研究組和東莞泛亞太生技公司及臺灣基酵生技公司合作，成功獲得了來源于瘤胃真菌的糖苷水解酶GH11家族木聚糖酶及其底物的結(jié)構(gòu)，并對其耐熱機理進行了深入的研究。來源于Neocallimastix patriciarum GH11家族的木聚糖酶 (XynCDBFV) 具有高活性，廣泛的pH作用范圍，以及耐高溫的性質(zhì)，故在飼料添加以及其他工業(yè)應(yīng)用方面有極大的發(fā)展?jié)摿Α榱私釾ynCDBFV的分子作用機理，研究人員解析了XynCDBFV及其底物的復(fù)合體晶體結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)為典型的GH11 β-jelly-roll折疊結(jié)構(gòu)，催化區(qū)域XynCDBFV N端的11個氨基酸為GH11家族木聚糖酶的獨特結(jié)構(gòu)。此片段為XynCDBFV所特有，在其他的GH11家族成員并未發(fā)現(xiàn)，此片斷以氫鍵、芳香環(huán)堆疊作用以及一個雙硫鍵 (C4/C172) 固定在XynCDBFV的活性中心上，實驗證明此11個氨基酸片斷的存在與XynCDBFV的耐熱性直接相關(guān)，研究人員更進一步發(fā)現(xiàn)雙硫鍵C4/C172是維持此片斷結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。進一步研究發(fā)現(xiàn)畢赤酵母表達的XynCDBFV比大腸桿菌表達的在高溫下有更高的活性。由此可知，對于生產(chǎn)高效耐熱的XynCDBFV而言，真核表達系統(tǒng)比原核表達系統(tǒng)更具優(yōu)勢。
XynCDBFV熱穩(wěn)定性的研究為工業(yè)化生產(chǎn)及工業(yè)化應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。研究成果已經(jīng)被Journal of Biological Chemistry 接收。該項目獲得工業(yè)酶國家工程實驗室、“863”項目及天津市專項的支持。
取出的拼圖部份，即是此木聚糖酶的耐熱關(guān)鍵片段
