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各种形式的木聚糖酶之间的协同作用

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发表于 2011-6-2 15:38:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
木聚糖酶的体系中由各种具有特殊功能的酶,这可以使微生物能够最大化的来降解木聚糖。由于木聚糖结构复杂,分子中含有大量的不同类型的取代基。要将木聚糖彻底分解,需要不同的木聚糖酶之间和木聚糖酶与木糖苷酶、葡萄糖醛酸糖苷酶、乙酰酯酶等其它类型的酶的协同作用。
由于木聚糖组成与结构的复杂,木聚糖降解酶制剂实际上是参与木聚糖酶解过程中诸多酶系的混合物。因此,木聚糖酶制剂的活性并不单指作用于木糖—木糖键的内切木聚糖酶或β-木糖甙酶的活性,而是表征了所有参予水解木聚糖上特定糖甙键的酶共同效应的总和。
内切木聚糖酶与乙酰基木聚糖脂酶  在木聚糖的水解过程中,酶之间的协同反映在作用于14-β-D木聚糖骨架(β-14-内切木聚糖酶)和侧链(α-L-arabinofuranosidaseα-()糖醛酸酶,乙酰基木聚糖脂酶)水解酶之间。乙酰基木聚糖脂酶与内切木聚糖酶之间的协同作用导致有效地降解乙酰基木聚糖(Biely等,1986)。乙酰基木聚糖脂酶将乙酰基从木聚糖的骨架上水解下,提高了内切木聚糖酶对主链的水解。而内切木聚糖酶水解产生的短的具有乙酰基的聚合体能够为脂酶提供足够的底物(Biely等,19851986)。同样,乙酰木聚糖酯酶作用于乙酰化的木聚糖后释放出醋酸,除去了乙酰基的屏蔽作用,使木聚糖主链更易于接近内切木聚糖酶活性中心,提高了催化效率。而内切木聚糖酶水解主链产生的乙酰化低聚木糖,则又是酯酶更好的基质。彼此相互促进,加速了总反应的进行。
内切木聚糖酶与β-木糖甙酶  内切木聚糖酶与β-木糖甙酶之间也同样存在协同作用。加入β-木糖甙酶后能加速内切木聚糖酶对底物水解。其作用机理看来主要是降低了终产物——木二糖对内切木聚糖酶的抑制作用。例如,燕麦木聚糖用Bacillusstearothemphillus的内切木聚糖酶与β-木糖甙酶一起处理,可以使这种基质几乎完全转化成木糖,没有β-木糖甙酶,内切木聚糖酶的催化效率要低得多(Nanmori,T1990)β-木糖苷酶对木聚糖的水解减轻了终产物对内切木聚糖酶的抑制作用。而α-L-arabinofuranosidase提高了阿拉伯木聚糖的糖化作用。内切木聚糖酶与α-葡萄糖苷酸酶、酚酸酯酶之间的协同效应也有不少报道,它们联合使用皆表现出催化活性的增强。  
不同的内切木聚糖酶  不同的内切木聚糖酶之间也有协同增效作用。例如,F.Succinogenes分泌两类不同的内切木聚糖酶及,具有脱支活性,可以在主链水解在低聚木糖之前除去阿拉伯糖残基,这样酶 就更易于将木聚糖主链水解。
木聚糖酶与纤维素酶的协同作用 木聚糖酶与纤维素酶及其它多糖水解酶的催化作用也存在密切的关系。 Clostridiumpapyrosolvenc7菌株也有这样一种多重复合的纤维素酶——木聚糖酶系统,同时对纤维素与木聚糖表现水解活性。在Humicolalanugiosa中纯化出一种β-葡萄糖甙酶,对纤维二糖活性极强,但同时可以缓慢外切水解低聚木糖。较长时间水解后,几乎可以将全部低聚木糖转化为木糖单糖。
但应当注意的是,几种酶在一起时,有时起协同作用,但有时无协同作用甚至起相互抑制作用,其抑制作用的机制有两个,一是一种酶与木聚糖的紧密结合遮挡了第二种酶与之结合的位点;二是一种酶作用于底物改变了底物原有的分子构型。
 
RobertB.Hespell等人(1997)收集了国际上不同厂商生产的木聚糖酶,分别用燕麦木聚糖、山毛榉木聚糖、玉米木聚糖来评价酶的活性,结果发现,在一种底物上酶A的活性比酶B,而在另一种底物上酶B的活性却可能比A,或高或低,相差可达3-4倍。这表明,木聚糖酶的活性只能是指在特定木聚糖上的相对活性,不同来源的木聚糖有其特定适应的酶系。造成这种差异的原因在于:不同来源的木聚糖组成与结构不一样,不同来源的木聚糖酶中各酶系活力的差别也不相同。

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