12、(李宪臻)生物转化,微生物研究中

生物转化，微生物研究中的古老而新兴科学李宪臻（大连轻工业学院生物与食品工程系）生物转化微生物酶蛋白采用生物学方法改变物质的结构或组成使功能发生改变生物活性物质生物制药生物能源环境保护化学工业筛选和分离微生物及其酶的有效途径和方法食糖(蔗糖)1、次生代谢酶在生物转化中的应用——异麦芽酮糖合成酶生产菌的筛选蔗糖替代品相似蔗糖甜味非血糖性非踽齿性非胃肠不适性HCH2HHOHHOCH2OHOHOHHHOHHOHCH2OHHOO16异麦芽酮糖R1R5R12R39L3L4L8L16L21标准品LX3LX21葡萄糖/果糖蔗糖异麦芽酮糖TLC检测确认异麦芽酮糖生产菌16srRNA序列产生的系统发育树En.nimipressuralisEn.intermediusEn.aerogenesK.terrigenaK.ornithinolyticaK.planticolaC.werkmaniiK.oxytocaEr.wasabiaeSer.rubidaeaEEr.cypripediiE.cancerogenusE.cloacaeE.asburiaeSer.marcescensK.rhinoscleromatisLX3K.pneumoniaeLX21K.ozaenaeSer.liquefaciensS.sofiaE.coliS.typhimuriumS.waycrossC.rodentiumC.amalonaticusC.farmeri0.01K.Singaporensis异麦芽酮糖合成酶的产物更纯Suc,sucroseFru,fructoseIso,IsomaltuloseSucFruIsoLX21LX3MarkATCC29283ATCC15928TrehaluloseGlucose/FructoseHHOH2CHHOHHOCH2OHOOHOHHHOHHOHCH2OHHO12蔗糖（-1,2-）HCH2HHOHHOCH2OHOHOHHHOHHOHCH2OHHOO16异麦芽酮糖（-1,6-）OHOHCH2OHOHHHOHHHOOHOH2CHOHCH2HHOOH11Trehalulose（-1,1-）HOHHOHHOHHOHCH2OHHO葡萄糖HHOH2CHHOHHOCH2OHOHO果糖异麦芽酮糖合成酶蔗糖转化率：100%产品得率：100%自身不利用次生代谢酶2、生物转化中的嗜极端酶人参皂苷-Rh2具有较强的抗癌作用含量甚微人参皂苷-Rg3的获得相对容易--稀有人参皂甙的生物转化OHHOOHOHOOOHOHOHOOHOHOOHHOOHOHOOHOHO人参皂甙酶-Rg3-Rh2OHOOGlcGlcROHHOOGlcGlc人参皂甙酶II-RdOHOOGlcGlcGlcOHOHOGlc人参皂甙酶IIIC-KOHOHOROGlcGlcOHOHOROGlc人参皂甙酶IVRh1OHHOOGlcGlcOHHOOGlc人参皂甙酶IRh2酶种类酶来源糖苷键糖配基人参皂甙酶Ⅰ微生物植物3—C20—C葡萄糖、木糖、阿拉伯糖基人参皂甙酶Ⅱ微生物植物20—C葡萄糖、木糖、阿拉伯糖基人参皂甙酶Ⅲ微生物3—C以双糖为单位人参皂甙酶Ⅳ微生物6—C鼠李糖、葡萄糖基一般发酵条件不产，极端发酵产酶不选择糖基、选择甙元嗜极端酶3、天然纤维素降解中的微生物真酶纤维素的晶体结构阻碍了纤维酶的催化反应纤维素酶多借鉴于淀粉酶系的研究思路胞外纤维素酶（A）和纤酶小体（B）的纤维素降解模式纤维素生物转化面临的困境纤维素降解酶系的活性表征是真纤维酶？现有的纤维素酶多以纤维素衍生物（CMC）为底物，而非真正的纤维素分子为什么活菌可以而酶不能？吸附作用的目的是什么？纤维素结晶区的降解是如何被启动的？小分子起始酶？游离基？4、病原微生物预防中的寡糖直接与细菌/病毒感染、癌转移和细胞间的识别过程有关寡糖生物信息分子糖组学三种生物信息携带者之一寡糖结构与功能OHOCH2OHHOOHOOHOCH2OHHOOHOOCH2HOOHOOHOCH2HOOHOOCH2HOOHOOHOCH2OHHOOHOOHHOCH2OOHO大豆病原菌大雄疫霉(Phytophthorasojae)胞壁中具有植保素诱导活性的葡聚七糖诱导自我防御反应植保素病原菌植物细胞植保素PR-蛋白葡聚糖酶几丁质酶活性氧木质素/愈创葡聚糖核壳寡糖几丁质寡糖寡葡聚糖果胶酶寡半乳糖酸病原菌植物细胞植保素PR-蛋白葡聚糖酶几丁质酶活性氧木质素/愈创葡聚糖核壳寡糖几丁质寡糖寡葡聚糖果胶酶寡半乳糖酸诱导植物防御反应聚合度侧链非还原性末端寡糖活性带电状态黑腐病Xanthomonascampestrispv.campestris胞外多糖：黄原胶致病因子GlcGlcGlcGlcGlcAGlcAManManManManHOOCH2OOHOCCH3COOHHOOOHOCOOHOCH2OHOHOOHOCH2OHOHOOCH2OHOHOOHOCH2OHOOHOHOCH2OAcHOOOOHOCH2OAcHOOHOOCH2OOHOCCH3COOHHOOOHOCOOHOnXanthanlyaseXanthanlyase-D-Glucanase-D-Glucanase-D-Glucosidase-D-Mannosidase02040608010012001020300.00.10.20.30.40.5Incubationtime(min)Viscosity(cp)Reducingsugar(mg/ml)部分纯化酶的黄原胶降解进程Culturetime(h)010203040Viscosity(cp)010203040Reducingsugar(mg/ml)0.00.20.40.60.81.0Cellmass(g/l)0.00.20.40.60.81.0粘度菌体还原糖Microbacteriumsp.LX生长中对黄原胶的降解野油菜黄单孢菌抑菌试验对产胶的影响对细菌生长的影响纤维素酶蛋白酶GlcGlcGlcGlcGlcAGlcAManManManManHOOCH2OOHOCCH3COOHHOOOHOCOOHOCH2OHOHOOHOCH2OHOHOOCH2OHOHOOHOCH2OHOOHOHOCH2OAcHOOOOHOCH2OAcHOOHOOCH2OOHOCCH3COOHHOOOHOCOOHOn某些行为需要集体作用!群体感应效应5、病原微生物信号分子的阻断自体诱导信号分子Autoinducer致病作用细胞间的语言交流Autoinducer的种类Autoinducer抑制剂？Autoinducer抑制剂