
以海藻酸钠为唯一碳源培养菌株Alteromonas sp. A1-6,荧光定量聚合酶链式反应结果显示,基因alg2579的表达水平上调,推测其编码一种褐藻胶裂解酶。以A1-6的基因组DNA为模板,克隆基因alg2579,并通过异源表达与蛋白纯化成功制备重组酶Alg2579,对其酶学特性及催化产物进行系统研究。生物信息学分析表明,Alg2579含有典型的PL6超家族结构域,且不含跨膜结构域。酶学性质实验结果显示,Alg2579的最适温度为30 ℃,最适pH值为9.0,在碱性环境中稳定性较好,对聚古罗糖醛酸(polyguluronic acid,Poly G)的催化活性高于海藻酸钠和聚甘露糖醛酸,比活力为1.383 U/mg,表现出对Poly G的偏好性。Ca2+对酶活力具有促进作用,与PL6家族褐藻胶裂解酶在催化过程中依赖Ca2+的特性吻合。二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)对褐藻胶裂解酶Alg2579的活性具有促进作用,其中高浓度DTT使其酶活力提高了约95%。Alg2579对各类低浓度有机溶剂均表现出良好的耐受性,相对酶活力保持在90%以上。Alg2579最大反应速率(Vmax)为0.019 μmol/min,米氏常数(Km)为2.521 mg/mL,催化常数(kcat)为0.579 s-1,kcat/Km为0.230 mL/(mg·s)。Alg2579催化海藻酸钠生成了大量的不饱和褐藻单糖、二糖和饱和褐藻单糖,过夜反应后,寡糖种类和含量增加。因此,Alg2579是同时具有内切和外切活性的双功能褐藻胶裂解酶。通过铁离子还原/抗氧化能力法测定酶解产物的抗氧化能力,Alg2579酶解海藻酸钠和海带的产物均表现出抗氧化活性。Alg2579降解海带的产物在一定程度上可以促进小麦生根发芽。综上,重组酶Alg2579具有Poly G的偏好性,在碱性环境具有良好的稳定性,该酶具备的独特性质使其在褐藻寡糖制备和功能食品开发方面具有巨大的应用潜力。
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