植物α-半乳糖苷酶的进化及功能研究进展

α-半乳糖苷酶(α-galactosidase,α-Gal;EC 3.2.1.22)是一类专一性催化α-半乳糖苷键水解的外切糖苷酶,具有水解半乳低聚糖、半乳甘露聚糖、半乳糖脂及糖蛋白中α-1,6-半乳糖苷键的能力,在动物、植物及微生物(古细菌、细菌、真菌)等多种生物中广泛存在。因其催化反应的特异性,α-Gal在食品、饲料、农业、医药及轻工业等领域具有广泛应用,被认为是最具应用前景的酶制剂之一。不同物种和家族来源的α-Gal在序列同源性、高级结构、活性位点、酶与底物结合的机制、酶的热稳定性等方面存在较大差异,极大地限制了α-Gal的开发与应用。与微生物来源的α-Gal相比,植物来源的α-Gal的研究报道仍相对有限。在植物中,α-Gal广泛参与植物叶片发育与衰老、种子发育与萌发、果实软化成熟以及逆境胁迫响应等重要生理过程,然而,目前有关其参与上述过程的生理及分子机制仍不清楚。基于已有研究报道,综述了α-Gal的来源与分布、种类、催化特性,GH蛋白家族的进化,以及植物α-Gal在RFO生物合成、转运卸载与分解代谢、种子发育、脱水耐受及萌发、非生物逆境胁迫应答、细胞壁重塑等重要生理过程方面的生物学功能。