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嗜热毁丝菌裂解性多糖单加氧酶TtLPMO9I的酶学性质及其功能研究 被引量:1
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作者 郑菲 杨俊钊 +2 位作者 牛羽丰 李蕊麟 赵国柱 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期289-299,共11页
【目的】为挖掘新型裂解性多糖单加氧酶(LPMO)酶资源,探究LPMO在辅助降解纤维素过程中起到的重要作用。【方法】从Thermothelomyces thermophilus基因组中克隆表达了一个新型LPMO酶TtLPMO9I,系统地分析了其序列及结构的进化特征;采用DN... 【目的】为挖掘新型裂解性多糖单加氧酶(LPMO)酶资源,探究LPMO在辅助降解纤维素过程中起到的重要作用。【方法】从Thermothelomyces thermophilus基因组中克隆表达了一个新型LPMO酶TtLPMO9I,系统地分析了其序列及结构的进化特征;采用DNS法表征了TtLPMO9I的酶学性质;在反应体系中添加不同浓度的抗坏血酸探究外部电子供体对TtLPMO9I活性的影响;以玉米秸秆和微晶纤维素为底物,通过检测还原糖的生成量计算获得TtLPMO9I与纤维素酶的协同作用效果。【结果】TtLPMO9I在60℃,pH 5.0时表现出最佳酶活力。在60℃孵育12 h后,仍能剩余54%的活性。经pH 6.0-8.0处理12 h后,酶活无损失。添加外部电子供体抗坏血酸使TtLPMO9I的活性提高至184%。在玉米秸秆和微晶纤维素降解过程中,TtLPMO9I与纤维素酶表现出良好的协同作用效果。将50-200μg的TtLPMO9I添加至降解体系中,还原糖产量分别提高了34%-142%和6%-46%。【结论】TtLPMO9I不仅具有良好的温度稳定性和pH稳定性,在木质纤维素的降解过程中也具有突出的作用效果,为工业生产应用提供了潜在的优质酶资源。 展开更多
关键词 裂解性多糖单加氧酶(lpmo) 异源表达 酶学性质 协同降解
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生物酶预处理对苹果木组分及结构性能的影响 被引量:1
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作者 李书磊 袁洁莹 +3 位作者 刘喆赟 李一博 楚杰 余瑞金 《林业工程学报》 北大核心 2025年第1期41-48,共8页
以苹果木为研究对象,通过构建生物酶对苹果木的预处理体系,研究不同生物酶预处理条件对苹果木组分及结构性能的影响,并分析酶液重复利用的可行性。试验分析结果表明:使用裂解多糖单加氧酶(LPMOs)在较为适宜的环境下对苹果木进行预处理... 以苹果木为研究对象,通过构建生物酶对苹果木的预处理体系,研究不同生物酶预处理条件对苹果木组分及结构性能的影响,并分析酶液重复利用的可行性。试验分析结果表明:使用裂解多糖单加氧酶(LPMOs)在较为适宜的环境下对苹果木进行预处理的效果优于常规蒸煮法。与无处理组相比,蒸煮组苹果木纤维素质量分数上升了2.73%,半纤维素质量分数上升1.61%,木质素质量分数下降了4.38%;与无处理组相比,效果较优的酶预处理组苹果木纤维素质量分数上升了12.8%,半纤维素质量分数上升了7.53%,木质素的质量分数下降了16.37%。红外光谱分析表明,酶处理后的木粉在3340 cm^(-1)处的羟基O—H伸缩振动、2900 cm^(-1)处的C—H伸缩振动与1423 cm^(-1)处的苯环骨架C—H在平面上的弯曲振动均有不同程度增强,表示其纤维素质量分数有所增加,其他特征峰的变动表明了预处理后半纤维素质量分数的增加与木质素质量分数的减少,与组分分析得到的结果一致。XRD分析表明,未处理木粉样品的结晶度为28.9%,蒸煮组结晶度较之降低了5.7%,酶预处理组结晶度较之增加了7.6%。酶预处理与蒸煮样品的晶粒尺寸增加,酶预处理后的苹果木样品结晶区(002)面层的间距减少,而蒸煮后样品结晶区(002)面层的间距增大。采用重吸附法回收酶处理液并进行重复试验与组分分析,结果表明:经回收的LPMOs依然有较为良好的活性,总纤维素质量分数比蒸煮处理组增加了2.47%,纤维素质量分数比蒸煮处理组增加了1.37%,半纤维素质量分数增加了1.1%,木质素质量分数减少了3.47%,符合酶预处理苹果木的组分变化规律,同时可见LPMOs具有循环利用的可行性。LPMOs预处理可有效地降解木材中的木质素,使纤维素与半纤维素的质量分数增加,纤维表面疏松多孔。LPMOs预处理苹果木具有提升木纤维性能的作用,其纤维整体比蒸煮软化得到的木纤维各方面性能更优异,并且酶液具有重复利用的可行性。 展开更多
关键词 苹果木 生物酶预处理 裂解多糖单加氧酶(lpmos) 木材组分 结构特性
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裂解多糖单加氧酶高效催化的研究进展 被引量:6
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作者 李欣 张丽丽 +3 位作者 田莉 张怀强 陈冠军 王禄山 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第10期970-979,共10页
裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类新发现的铜离子依赖性的氧化酶,常具有多种模块化组合,能够高效氧化降解生物质多糖.LPMOs的催化结构域为β三明治结构,活性中心含有一个铜离子.该酶的催化反应过程... 裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类新发现的铜离子依赖性的氧化酶,常具有多种模块化组合,能够高效氧化降解生物质多糖.LPMOs的催化结构域为β三明治结构,活性中心含有一个铜离子.该酶的催化反应过程相对于糖苷水解酶类更加复杂,LPMOs结合底物后,首先要接受电子供体提供的电子,通过电子传递链传递给活性中心的Cu[Ⅱ],将其还原为Cu[Ⅰ],Cu[Ⅰ]结合并活化分子氧后,再氧化降解多糖链的糖苷键,生成氧化产物和非氧化产物.近年来的研究表明,在木质纤维素降解酶系中加入LPMOs能显著提高其对结晶纤维素的转化效率,因此LPMOs相关研究的深入开展可以拓展人们对其高效降解机制的认识,从而为高效降解酶系的复配以降低工业规模的生产成本等提供理论指导.本文综述了该领域相关研究的最新进展,分析了LPMOs潜在的研究方向与工业化应用的前景. 展开更多
关键词 裂解多糖单加氧酶 模块化组合 活性中心架构 底物结合 电子传递链
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丝状真菌溶解性多糖单加氧酶的研究进展 被引量:2
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作者 白雪 张梦娣 +1 位作者 张东远 令利军 《基因组学与应用生物学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期5339-5348,共10页
溶解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是近些年才发现的一种蛋白,能够催化多糖葡萄糖苷键的氧化裂解,显著促进丝状真菌纤维素酶系对木质纤维素的降解作用。本综述对溶解性多糖单加氧酶发现过程、晶体结构、... 溶解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是近些年才发现的一种蛋白,能够催化多糖葡萄糖苷键的氧化裂解,显著促进丝状真菌纤维素酶系对木质纤维素的降解作用。本综述对溶解性多糖单加氧酶发现过程、晶体结构、反应机制、活性位点和区域选择性、与纤维素酶的协同作用等方面分别进行了阐述,并对溶解性多糖单加氧酶对于木质纤维素降解方面的应用进行了论述。 展开更多
关键词 丝状真菌 纤维素降解 溶解性多糖单加氧酶 GH61
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丝状真菌Podospora anserina AA11家族裂解多糖单加氧酶基因的鉴定和功能研究 被引量:2
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作者 杜文珍 李元敬 +4 位作者 吴佳玲 陈思羽 姜亮 刘刚 谢宁 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1128-1146,共19页
辅助活性蛋白家族(auxiliary activity family,AA family)中的裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenase,LPMO)能催化纤维素、几丁质和淀粉等多种难降解碳水化合物的氧化解聚。尽管目前对LPMO的酶学研究较多,但对LPMO基因... 辅助活性蛋白家族(auxiliary activity family,AA family)中的裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenase,LPMO)能催化纤维素、几丁质和淀粉等多种难降解碳水化合物的氧化解聚。尽管目前对LPMO的酶学研究较多,但对LPMO基因失活的研究却鲜有报道。本研究利用同源重组方法定点敲除丝状真菌Podospora anserina中AA11家族的5个LPMO基因PaLPMO11A(Pa_4_4790)、PaLPMO11B(Pa_1_5310)、PaLPMO11C(Pa_2_7840)、PaLPMO11D(Pa_2_8610)和PaLPMO11E(Pa_3_9420),分别构建了单突变体ΔPaLPMO11A(ΔA)、ΔPaLPMO11B(ΔB)、ΔPaLPMO11C(ΔC)、ΔPaLPMO11D(ΔD)和ΔPaLPMO11E(ΔE),然后通过遗传杂交构建所有多基因突变体。通过在不同碳源培养基上的表型分析、DAB和NBT染色以及纤维素酶活测定分析野生型菌株与突变型菌株在生长速率、有性生殖、氧化应激和纤维素降解能力等方面的差异,揭示LPMO11基因在P.anserina菌株的生长发育和木质纤维素降解过程中的作用。实验结果表明,在不同纤维素碳源上,ΔBΔCΔE、ΔAΔBΔCΔE、ΔAΔCΔDΔE和ΔAΔBΔCΔDΔE突变型菌株的有性生殖能力降低,其余突变型菌株的孢子萌发效率、生长速率和生殖能力几乎没有差异。PaLPMO11家族5个基因的同时缺失,会导致菌株利用各种碳源的能力明显降低、生长速率降低、孢子萌发率降低、子实体数减少、部分子实体发育异常、寿命缩短和降解纤维素的能力显著下降,但仍有野生型45%以上的总纤维素酶活力。上述结果表明,LPMO11基因可能参与P.anserina的生长发育、有性生殖、衰老和纤维素降解过程。本研究为系统阐述丝状真菌P.anserina中木质纤维素降解的调控机制提供参考。 展开更多
关键词 丝状真菌 Podospora anserina lpmo11 基因敲除 木质纤维素降解
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Actinosynnema mirum DSM43827溶解性多糖单加氧酶的异源表达和酶学性质表征 被引量:5
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作者 施贤卫 张伟涛 +2 位作者 张小飞 杨广宇 冯雁 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期17-23,共7页
溶解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMO)是近年来新发现的一类作用于结晶多糖(如纤维素和几丁质)的氧化酶;LPMO通过氧化的方式来裂解底物从而有利于水解酶系进一步作用,获得可溶性寡糖。为获得更多新酶资源,通过... 溶解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMO)是近年来新发现的一类作用于结晶多糖(如纤维素和几丁质)的氧化酶;LPMO通过氧化的方式来裂解底物从而有利于水解酶系进一步作用,获得可溶性寡糖。为获得更多新酶资源,通过PCR方法从Actinosynnema mirum DSM 43827菌株中成功地克隆了编码LPMO的基因Amir_5334;将该基因构建到含麦芽糖结合蛋白(maltose binding protein,MBP)标签的pET-28a(+)载体(pET-28a-MBP)上,并转化至E.coli BL21(DE3)中进行诱导表达。利用镍柱亲和层析进行纯化,获得融合表达蛋白后,使用Factor Xa蛋白酶切除MBP标签,最终得到成熟的LPMO(Am5)。成熟Am5的预测分子量约为26 kDa,等电点为8.3。分析Am5序列发现,Am5与同家族中LPMO的序列一致性较低,具有良好的序列新颖性。酶学性质分析表明Am5是对几丁质有氧化活性而对纤维素无氧化活性的LPMO;与几丁质酶协同降解几丁质时可提高几丁质酶60%的水解效率;吸附实验显示,Am5对几丁质具有较强的吸附作用,而对纤维素吸附能力较弱。以上研究表明,Am5是一种针对几丁质底物具有高效选择性的新型氧化酶。 展开更多
关键词 溶解性多糖单加氧酶 融合表达 酶学性质 几丁质
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一个来自节丛孢菌的多糖单加氧酶的表达与表征 被引量:1
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作者 韩梦丽 由林鹭 +1 位作者 李宪臻 李蓉 《大连工业大学学报》 CAS 北大核心 2019年第4期248-252,共5页
从一株具有降解纤维素能力的 Arthrobotrys sp.CX1菌株中成功克隆得到编码LPMO蛋白的基因,命名为 LPMO 10331。连接到pPICZαA表达载体上并转化至 Pichia pastoris X-33菌株中进行诱导表达,获得一个新的多糖单加氧酶,命名为LPMO10331。... 从一株具有降解纤维素能力的 Arthrobotrys sp.CX1菌株中成功克隆得到编码LPMO蛋白的基因,命名为 LPMO 10331。连接到pPICZαA表达载体上并转化至 Pichia pastoris X-33菌株中进行诱导表达,获得一个新的多糖单加氧酶,命名为LPMO10331。应用SEM和XRD等方法对该重组酶进行酶活表征,结果表明,在1 mmol/L维生素C条件下,滤纸纤维素结晶度下降了8%,链内和链间的氢键发生断裂,并且使滤纸表面纤维素多糖链发生氧化还原反应产生了许多断裂端口。 展开更多
关键词 多糖单加氧酶 节丛孢菌 纤维素酶解
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From bench to biorefinery: custom cellulolytic cocktail development for 2G ethanol
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作者 Yashika Raheja Varinder Singh +3 位作者 Vivek Kumar Gaur Gaurav Sharma Adrian Tsang Bhupinder Singh Chadha 《Systems Microbiology and Biomanufacturing》 2025年第3期1211-1219,共9页
This study reports the development of a novel and cost-effective cellulolytic enzyme cocktail,named Remzyme,using Rasamsonia emersonii.By supplementing the heterologously expressed carbohydrate-active enzymes(CAZymes)... This study reports the development of a novel and cost-effective cellulolytic enzyme cocktail,named Remzyme,using Rasamsonia emersonii.By supplementing the heterologously expressed carbohydrate-active enzymes(CAZymes)such as lytic polysaccharide monooxygenase(Rem_LPMO1,Rem_GH7CBHI),and xylanase(Malci_GH10xyl),the cocktail was optimized using a Simplex lattice mixture design.This innovative blend achieved a saccharification efficiency of 98.59%when applied to unwashed,acid/steam-pretreated rice straw slurry sourced from an industrial-scale 2G ethanol plant.The process was conducted under industrially relevant conditions with 15%substrate loading and protein loading of 8 mg/g dry substrate.Remarkably,the Remzyme cocktails was comparable to the leading commercial enzyme mix,CellicCTec3,at equivalent protein loadings,underscoring its potential as a cost-effective alternative in enzymatic saccharification.The study demonstrates the synergistic efficacy of accessory enzymes and core cellulases,offering significant advancements in enzyme technology for biorefinery applications. 展开更多
关键词 Rasamsonia Emersonii Recombinant enzymes lpmo 2G ethanol Cost effective cellulase
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一种几丁质裂解性多糖单加氧酶的活性评价及稳定性研究 被引量:3
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作者 于晓男 刘霖 +1 位作者 屈明博 杨青 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期189-199,共11页
【目的】裂解性多糖单加氧酶(LPMO)是一类铜离子依赖型的单加氧酶,能够通过氧化的方式断裂糖苷键,进而显著提高多糖的降解效率,受到广泛的关注。但是LPMO单加氧酶的性质使其容易被自身氧化而失活,且底物的聚合性质和释放产物的多样性使... 【目的】裂解性多糖单加氧酶(LPMO)是一类铜离子依赖型的单加氧酶,能够通过氧化的方式断裂糖苷键,进而显著提高多糖的降解效率,受到广泛的关注。但是LPMO单加氧酶的性质使其容易被自身氧化而失活,且底物的聚合性质和释放产物的多样性使得对LPMO催化过程活性的评估变得十分困难。【方法】本研究以2,6-二甲氧基苯酚(2,6-DMP)和H2O2为底物,建立了测定几丁质裂解性多糖单加氧酶(BtLPMO10A)活性的评价体系,并研究该酶在降解几丁质底物过程中的稳定性。【结果】研究发现,在测定BtLPMO10A活性的过程中,较高的酶浓度,过氧化氢浓度和2,6-DMP浓度均使得反应过程脱离了线性范围,而抗坏血酸的加入能够提高灵敏度,但是对活性测定过程有较大影响。BtLPMO10A对2,6-DMP和H2O2的Km分别为0.53 mmol/L和5.31 mmol/L,亲和性高于纤维素裂解活性的NcLPMO9C。BtLPMO10A在还原剂抗坏血酸存在的条件下容易失活,但底物几丁质的加入能够一定程度上稳定LPMO的活性,但是其在降解几丁质过程中活性依然会下降。【结论】本研究以2,6-二甲氧基苯酚为底物检测BtLPMO10A对底物的亲和力,并研究BtLPMO10A的稳定性,为深入评价具有几丁质氧化裂解活性的LPMO的稳定性及其在几丁质降解过程中的应用提供了重要信息。 展开更多
关键词 lpmo 2 6-二甲氧基苯酚 稳定性 几丁质 H_(2)O_(2)
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