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如何水解自然界中最丰富的碳水化合物——纤维素是一个重要课题,纤维素的水解依赖于内切葡聚糖酶(EC3.2.1.4)、外切葡聚糖酶(EC3.2.1.74)、纤维二糖水解酶(EC3.2.1.176)和β-葡萄糖苷酶(EC3.2.1.21)的协同作用。其中β-葡萄糖苷酶将纤维二糖或寡糖水解为非还原末端的葡萄糖,可有效减轻纤维素酶水解过程中纤维二糖对纤维素酶活性的抑制,提高纤维素降解效果。课题组前期从反刍动物绵羊瘤胃中分离筛选到一株可降解纤维素的粪肠球菌CTB(Enterococcus faecalis CTB),并且检测到该菌株具有β-葡萄糖苷酶活性。为了探究粪肠球菌为何会有β-葡萄糖苷酶活性,该酶有何特点或特殊性,对该菌株进行了基因组完成图测序,结果表明具有多条β-葡萄糖苷酶基因,从中选取两条代表性基因进行PCR扩增,以E.coli BL21(DE3)为宿主对蛋白进行表达,表达的蛋白分别命名为bgl1213和bgl2557。bgl1213显示出β-葡萄糖苷酶活性,bgl2557展现出β-半乳糖苷酶活性。CTB-2557表达的最优条件为:最适温度30℃,最适培养时间12 h,IPTG浓度1.2 mmol/L。CTB-1213表达的最优条件为:最适温度20℃,最适培养时间16 h,,IPTG浓度1.2 mmol/L。对纯化后的蛋白进行酶学性质研究。其中bgl1213的最适反应温度是40℃,最适反应pH值为8.5;100μmol/L的稀土离子Er3+使酶活提高了10%;Tris、Urea分别使酶活提高了24%和12%,SDS可以使酶完全失活;葡萄糖对bgl1213的抑制作用较大;该酶对底物pNPGal的特征常数Km和Vmax分别为1.38 mM和19.33U/mg。bgl2557最适反应温度为50℃,最适反应pH为7.0;Mg2+可以使酶活提高36%;1%的乙醇可以使酶活提高25%左右,对高浓度的有机溶剂有较高的耐受性;0.5%的SDS可以使酶完全失活;当葡萄糖浓度为1 mol/L,相对酶活性可达到最大酶活性的45%以上;以pNPG为底物,Km值为0.69 mM,Vmax为35.42U/mg。