环糊精水解酶底物运输通道的动态结构分析

【目的】环糊精水解酶是作用于特殊底物的水解酶,可以水解圆锥形结构的底物。分析这个酶的底物通道为水解特殊结构底物提供研究基础。【方法】利用分子动力学模拟环糊精水解酶存在的底物通道,比较环糊精水解酶BsCMD_1J0H和TspCMD_1SMA在底物运输通道上的差异。【结果】BsCMD_1J0H和TspCMD_1SMA都为糖基水解酶家族13的蛋白质,它们的碳骨架基本吻合,而在α?螺旋分布上,TspCMD_1SMA相比于BsCMD_1J0H来说,螺旋结构更趋向于在蛋白质中心聚集。BsCMD_1J0H有6条底物通道连通蛋白质表面和活性中心,TspCMD_1SMA有8条底物通道连通。BsCMD_1J0H的底物通道平均半径为1,TspCMD_1SMA的底物通道平均半径为1.2。【结论】本研究提供了BsCMD_1J0H和TspCMD_1SMA两个蛋白质在和底物接触中的相关底物通道信息。

环糊精水解酶cds1-3底物通道氨基酸的定点突变研究

本研究对具有大分子水解能力的环糊精水解酶cds1-3的蛋白结构进行分析,选取底物通道相关氨基酸进行定点突变。通过比较突变酶和野生酶的功能差异,定位决定cds1-3特殊功能的氨基酸。采用sybyl 1.2进行蛋白质底物结合分析,选取和多聚体形成、底物结合以及底物通道相关的氨基酸Glu66、Pro48、Phe289为突变位点,反向PCR构建pSE380/E66G、pSE380/P48H、pSE380/F289A表达质粒并进行表达,获得酶活突变体并与原始酶进行底物特异性比较分析。其结果显示,突变酶E66G降解大分子底物木薯淀粉和支链淀粉的相对酶活力分别提高26.96%和23.15%,而对小分子底物普鲁兰糖的水解能力下降13.14%。因此,cds1-3是一个能水解大分子底物的特殊环糊精水解酶,氨基酸Glu66是cds1-3水解大分子支链淀粉的关键氨基酸之一。

支链淀粉水解酶水解支链淀粉的特异氨基酸分析

【目的】通过对具有支链淀粉水解能力的环糊精水解酶的结构进行分析,探寻决定酶与支链淀粉水解相关的关键氨基酸残基。【方法】对底物特异性发生改变的环糊精水解酶cds1-3进行功能鉴定,并利用分子模拟方法对其底物作用特异氨基酸序列和空间结构进行分析。【结果】环糊精水解酶cds1-3具有特殊的底物作用方式,它水解支链淀粉的能力强于水解环糊精。cds1-3和ThMA的蛋白质序列只有30个氨基酸的差异,主要位于远离底物结合区域的蛋白质中段,与环糊精水解酶的底物通道聚集位置相近。【结论】环糊精水解酶cds1-3的功能鉴定及对其关键氨基酸进行序列和空间结构分析,为揭示大分子底物,特别是支链淀粉底物的水解方式提供新的切入点。

环糊精酶改性对淀粉结构及消化特性的影响

淀粉是人类主食的主要组分和能量供应的主要来源,提升淀粉的营养品质对人体健康具有重要价值。酶法改性具有高效、专一性强和符合清洁标签等优势,是提升淀粉品质的重要手段。作者研究了环糊精葡萄糖基转移酶(Cyclodextrin glucosyltransferase,CGTase)和环糊精水解酶(Cyclodextrinase,CDase)对玉米淀粉的协同改性效果。分别采用CGTase单独添加、CGTase和CDase同时添加、CGTase和CDase顺序添加3种改性方式,并对改性后淀粉产物的结构以及消化性进行分析。结果表明,双酶改性使得产物中麦芽低聚糖比例显著提升,而对应的环糊精比例显著下降。经3种方式改性后淀粉结构发生明显解聚,DP 13~24、DP 25~36和DP> 37的链长比例下降,而DP <13的链长比例显著提升。此外,酶改性显著提升了抗性淀粉组分的含量。因此,CGTase和CDase双酶改性在提升淀粉营养品质中具有良好的应用前景。