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木黴幾丁質酶的分類和理化性質

木黴幾丁質酶的定義為所有能通過水解N-乙酰葡糖胺的1,4-β-鍵分解幾丁質或幾丁寡糖的酶。根據其酶切方式及最終產物的不同,木黴幾丁質酶可分為3類(Dahiya et al.,2006;劉霞等,2008):

(1)內切幾丁質酶(EC3.2.1.14),可隨意裂解幾丁質和幾丁寡聚物並釋放可溶性低分子量混合物(GlcNAc)2。

(2)殼二糖酶,可從非還原端裂解幾丁質和幾丁質寡聚物[(GlcNAc)n],釋放的最終產物主要是(GlcNAc)2。

(3)β-N-乙酰氨基己糖苷酶葡糖胺酶(EC 3.2.1.52),可從非還原端裂解幾丁質和幾丁質寡聚物,釋放N-乙酰葡萄糖胺單體(GlcNAc),而且只有這壹種酶可以水解(Glc-NAc)2。該酶對糖苷配基的耐受力較強,可以利用生色底物來檢測其酶活性。研究還發現β-N-乙酰氨基葡糖苷酶能夠催化轉糖基反應,因此在聚合物化學中可以用來合成區域或者立體選擇性聚合物。除了外切的β-N-乙酰氨基葡糖苷酶外,也有內切的β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(EC 3.2.1.96),它催化高含量甘露糖的糖肽和含有[Man(GlcNAc)2]Asn結構的糖蛋白中N,N’-diacetylchitobiosyl單元的水解,其中壹個GlcNAc殘基保留在蛋白上,其余的多糖鏈完整釋放。

表10.8中概括了目前木黴中研究較多的幾種幾丁質酶。木黴幾丁質酶多為內切酶,其分子量為20~190kDa,這些酶的分子量已經通過SDS-PAGE進行了測定,從分子量的差異可以看出木黴幾丁質酶具有多樣性。42kDa的內切幾丁質酶是提純次數最多的壹類酶,其次是70~73kDa的N-乙酰-β-D-葡糖胺酶。木黴以真菌細胞壁作為碳源時,細胞濾液中壹般含有這兩種幾丁質酶。另外,還有人純化了37kDa和33kDa的內切幾丁質酶,40kDa殼二糖酶及28kDa 外切幾丁質酶,還有人通過熒光染色鑒定了其他的酶,例如102kDa的N-乙酰-β-D-葡糖胺酶。

表10.8 木黴中已純化的幾丁質酶

β-1,4-N-乙酰葡糖胺酶適宜pH值為3.0~7.0,最適pH值為5.5;內切幾丁質酶的適宜pH值為4.0~7.0,最適pH值為4.5。β-1,4-N-乙酰葡糖胺酶的最適溫度為50℃,內切幾丁質酶最適溫度為40℃。此外某些木黴幾丁質酶還具有抗熱性(劉霞等,2008)。乙酰葡糖胺酶 CHIT102及內切幾丁質酶 CHIT52,CHIT33 在100℃,3min或55℃,15min的條件下仍能保持酶活性。木黴幾丁質酶不需要輔助因子,因此壹般受金屬離子的抑制作用不明顯,但Zn2+對內切幾丁質酶有抑制作用,並且對某些蛋白酶(主要是胞外酸性蛋白酶例如天冬酰胺蛋白酶)敏感。木黴幾丁質酶還具有糖基化作用(N-glucosylation),這可能與其穩定性有關(Lorito et al.,1998)。