一種新的多糖裂合酶家族10果膠酸裂合酶的篩選：克隆、表達和鑑定

2018年10月，濟南大學高娟課題組在Molecules雜誌上發表了題為“Screening of a Novel Polysaccharide Lyase Family 10 Pectate Lyase from Paenibacillus polymyxa KF-1： Cloning， Expression and Characterization”的研究性文章，該研究從多粘芽孢桿菌KF-1中篩選出了一個新的屬於多糖裂合酶家族10（PL10）的果膠酸裂合酶。

研究發現，經果膠酸裂合酶PpPel10a處理的苧麻纖維的重量損失顯著，表明該酶在苧麻脫膠中的應用潛力，且PpPel10a具有良好的熱穩定性和pH穩定性，表明該酶可能適用於紡織工業。該項研究中，百泰派克生物科技提供了基於nanoLC-MS/MS的蛋白質譜分析服務，對酶反應複合物進行蛋白質譜鑑定。nanoLC-MS/MS質譜分析結合CAZy資料庫（www。cazy。org）搜庫，檢索到分屬於4個果膠酶家族的10個多肽片段，分別屬於PL家族1、3、9和10。

molecules

研究背景

苧麻纖維具有廣泛的應用潛力，可用於製造服裝面料、麻繩和帆布等，但其表面覆蓋有一種膠樣物質，限制了它在紡織工業中的應用。傳統的脫膠工藝採用鹼性高溫處理，會對纖維造成損害且汙染環境。有研究表明，脫膠過程可以透過果膠酸裂合酶的酶催化來實現，與鹼性脫膠相比酶法脫膠具有效率高、條件溫和、對環境友好等優點。果膠酸裂合酶（EC 4。2。2。2）是催化果膠酸裂解產生寡糖的酶。之前還沒有研究多糖裂合酶家族10（PL10）的酶在苧麻脫膠中的應用。

研究概述

本研究中，研究者從多粘類芽孢桿菌KF-1分泌的酶提取物中篩選出一種新的PL10果膠酸裂合酶，並透過LC-MS/MS進行了蛋白質譜鑑定。基因克隆自KF-1的基因組DNA，並在大腸桿菌中表達。重組酶PpPel10a的預測Mr值為45。2 kDa，pI值為9。41。以聚半乳糖醛酸（PGA）為底物，確定了PpPel10a的最佳反應條件為50 ℃，pH 9。0。以PGA為底物的PpPel10a的Km、vmax和kcat值分別為0。12 g/L，289 μmol/min/mg和202。3 s-1。重組PpPel10a可降解柑橘果膠，產生不飽和單半乳糖醛酸和寡半乳糖醛酸。PpPel10a降低了PGA的粘度，且觀察到單PpPel10a或PpPel10a與鹼結合處理後，苧麻纖維的重量分別減輕了22。5%和26。3%，如圖1。D，E。據報道，苧麻纖維的總膠質含量約為30-34%，表明PpPel10有應用於植物纖維加工的潛力。

圖1。 處理後的苧麻纖維（圖片來自原文獻，版權屬於原作者）

研究中，研究者首先確定了多粘類芽孢桿菌具有果膠降解活性，因此分離了其果膠酸裂合酶活性最高的組分，進行了nanoLC-MS/MS蛋白質譜分析，該服務由我司百泰派克生物科技提供。透過nanoLC-MS/MS質譜分析，一共鑑定到28個蛋白質，包括4個果膠酸裂合酶，1個果膠酯酶和23個非果膠降解酶。10個多肽片段搜庫結果分屬於四個果膠酸裂合酶家族，分別屬於PL家族1，3，9和10，如表1所示，其中屬於PL10家族的在LC-MS/MS分析中顯示出最高強度。這些結果為研究後期PL10果膠裂合酶的克隆、表達和功能鑑定提供了基礎。

表1。LC-MS/MS分析鑑定多粘類芽孢桿菌KF-1中的果膠酸裂合酶（表格來自原文獻，版權屬於原作者）

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