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本研究旨在优化枯草芽孢杆菌BE-91菌株木聚糖酶活力测定体系,提高酶活力测定方法的灵敏度和准确性;建立一套高效、快速分离纯化方法,获得电泳纯木聚糖酶样品;获得一套较全面的木聚糖酶酶学参数,测定和分析蛋白质氨基酸序列、二级结构以及与其他种属木聚糖酶的亲缘关系;探索木聚糖酶的免疫原性,为枯草芽孢杆菌BE-91菌株木聚糖酶的工业化生产应用提供理论依据。
1.采用单因素试验和正交试验对枯草芽孢杆菌BE-91菌株木聚糖酶活力测定条件进行系统研究,获得优化的木聚糖酶活力测定条件为:按1/9的比值添加稀释100倍的木聚糖酶与预热至62℃的浓度为0.8%的木聚糖底物(用pH值5.4~5.6、0.05 mol·L-1柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液配制),62℃水浴准确反应3min,加入2.0mL DNS溶液,沸水浴显色10min,测定波长为540nm。在此优化条件下,测得枯草芽孢杆菌BE-91菌株木聚糖酶活力达350.24U·mL-1。
2.对枯草芽孢杆菌BE-91菌株进行发酵培养,通过超声波破碎法证实木聚糖酶主要集中在胞外,测得发酵液酶活408U·mL-1。采用超滤和葡聚糖凝胶层析从发酵液中分离纯化出电泳纯木聚糖酶样品,回收率高达69.17%,纯化倍数18倍,比酶活达到28453.6U·mg-1。
3.利用纯化的BE-91木聚糖酶进行酶学性质研究,采用SDS-PAGE和凝胶层析测得分子量分别为22.54kD、22.31kD;IEF-PAGE测得等电点为9.63;以燕麦木聚糖为底物时,Km值和Vmax分别为0.5mg·mL-1、533U;稳定温度0-60℃;稳定pH4.6~6.4;Fe2+、C02+有激活作用,Cu2+有强烈抑制作用。
4.对枯草芽孢杆菌BE-91菌株木聚糖酶电泳纯样品进行ESI-MS/MS测序,得到5个肽段信息:YNAPSIDGDR、TTFTQYWSVR、SDGGTYDIYTTTR、RPTGSNATITFSNHVNAWK、SPLIEYYVVDSWGTYRPTGTYK、经NCBI-Blastp和NCBI-Clustalx比对推测出木聚糖酶的氨基酸全序列,与刘正初在Genebank登录的木聚糖酶基因(登录号为EU233656)的氨基酸序列一致。通过生物信息学软件DNAstar-Protean分析BE-91菌株木聚糖酶的二级结构,结果显示该木聚糖酶属分泌型、水溶性、跨膜蛋白;假定包括有2~4个α-螺旋,12~14个β-折叠,18个β-转角,1个的疏水结构域,8个亲水结构域,4~8个抗原决定簇;对全序列进行GENOME比对,建立系统演化关系,结果显示与芽孢杆菌亲缘关系较近,且比较保守。
5.利用纯化的BE-91菌株木聚糖酶免疫SPF小鼠,收集血清样品,以建立的ELISA方法检测血清样品中IgG水平、INF-Υ和IL-4含量,利用SPSS软件对结果进行分析。结果显示,试验组IgG水平OD450nm=0.2159,与阴性组、空白组有极显著性差异(P<0.01),空白组与阴性组无显著性差异(P>0.05);试验组INF-Υ含量26.47pg·mL-1,与阴性组、空白组和阳性组有极显著性差异(P<0.Ol),阳性组与阴性组、空白组有极显著性差异(P<0.01),空白组与阴性组无显著性差异(P>0.05);试验组IL-4含量52.53pg·mL-l,与阳性组无显著性差异(P>0.05),与阴性组、空白组有极显著差异(P<0.01),空白组与阴性组无显著性差异(P>0.05)。Western Blot验证出清晰的目的条带,证明获得的多克隆抗体是针对枯草芽孢杆菌BE-91菌株木聚糖酶的特异性抗体。结果证明BE-91菌株分泌的木聚糖酶具有良好的免疫原性和反应原性,能促进机体的细胞免疫反应和体液免疫反应。