小麦不同生育时期木聚糖酶活性及木聚糖酶抑制蛋白活性的变化

为给小麦抑制蛋白的分离纯化以及表达研究提供信息,以小麦品种兰考矮早八和豫麦49为材料,检测和分析了小麦在不同生育时期叶片和籽粒木聚糖酶活性及木聚糖酶抑制蛋白活性的动态变化。结果表明,木聚糖酶活性及木聚糖酶抑制蛋白活性在两个品种间没有差异,不同生育时期小麦叶片及籽粒木聚糖酶活性没有显著变化,可能以基础水平存在。叶片中的木聚糖酶抑制蛋白活性自苗期开始,经拔节期到抽穗期,总体呈现增加趋势,但进入灌浆~成熟期则显著下降,而籽粒中的木聚糖酶抑制蛋白活性则随籽粒的成熟持续升高。

木聚糖酶TAXI型抑制蛋白的研究进展

木聚糖酶是一种重要的半纤维素酶,广泛用于饲料工业。近年来在小麦中发现一类能抑制木聚糖酶活性的蛋白,这类抑制蛋白可能会对木聚糖酶的应用效果产生影响。目前发现在不同的谷物中共存在2种类型的木聚糖酶抑制蛋白,根据其结构的不同,分为TAXI型(triticum aestivum xylanase inhibitor)和XIP型(xylanase inhibi-tor protein)。本文主要简述了TAXI型抑制蛋白的分子结构、抑制特性和活性影响因素等方面的研究进展,对于深入研究木聚糖酶及其活性影响因子,充分开发利用我国饲料资源和促进畜牧业生产可持续发展具有重要现实意义。

不同谷物籽粒木聚糖酶抑制蛋白活性的分布特征研究

为准确了解谷物中木聚糖酶抑制蛋白活性的存在情况,从而进一步分析这种抑制蛋白活性对谷物加工中外加木聚糖酶可能产生的负面影响。选取小麦、大麦、黑麦、绿粒小麦、荞麦、燕麦、玉米、水稻和高粱9种常见的谷物为材料,测定了其籽粒以及籽粒不同部位木聚糖酶抑制蛋白的活性。结果表明,木聚糖酶抑制蛋白活性在小麦、黑麦、绿麦和荞麦中较高,分别为4.27,4.76,4.18,3.61 IA/mg;在大麦、燕麦中较低,分别为0.54,0.87 IA/mg;玉米、水稻和高粱中没有发现木聚糖酶抑制蛋白活性。进一步选取木聚糖酶抑制蛋白活性较高的小麦、黑麦和绿粒小麦,分别测定其种皮、胚和胚乳中的木聚糖酶抑制蛋白活性。结果显示,小麦种皮、胚和胚乳中的木聚糖酶抑制蛋白活性分别是0.06,3.67,4.47 IA/mg;黑麦种皮、胚和胚乳中的木聚糖酶抑制蛋白活性分别是1.70,5.42,5.39 IA/mg;绿粒小麦种皮、胚和胚乳中的木聚糖酶抑制蛋白活性分别是0,5.06,4.57 IA/mg。3种麦类表现出一致的结果,即木聚糖酶抑制蛋白活性在胚和胚乳中基本持平,并且远高于种皮。

木聚糖酶抑制蛋白对木聚糖酶应用领域的影响

木聚糖酶已广泛应用于饲料、食品加工、纸浆漂白等领域,然而近年研究发现在小麦等谷物中存在一种能抑制木聚糖酶活性的蛋白质性质的成分,称为木聚糖酶抑制蛋白。木聚糖酶抑制蛋白具有多型性,但不同类型抑制蛋白都只作用于外源木聚糖酶,而对谷物内源性木聚糖酶没有抑制作用。这就对木聚糖酶应用领域中酶功效的发挥提出了挑战:抑制蛋白的存在是否影响外加木聚糖酶的作用?目前仅在面包焙烤、谷朊粉-淀粉分离和动物饲料等领域有相关的研究,本文即综述木聚糖酶抑制蛋白对这些领域中木聚糖酶功能的影响作用。

XIP木聚糖酶抑制蛋白对不同家族木聚糖酶的抑制作用

研究利用毕赤酵母GS115表达的小麦木聚糖酶抑制蛋白,探索了该XIP抑制蛋白对GH10和GH11家族木聚糖酶的抑制作用。结果显示,该抑制蛋白分子量约为37 k Da,高于氨基酸序列计算所得分子量30.2 k Da,可能是由于该蛋白发生了糖基化作用。该蛋白分别作用于黑曲霉GH10木聚糖酶和哈茨木霉GH11木聚糖酶,得到最适抑制比例分别为1.2??1和8??1,最适抑制时间分别是50 min和30 min,最适抑制p H值均为6.0,最适作用温度均是40℃。

小麦木聚糖酶抑制蛋白的分离纯化及其性质研究

【目的】从成熟的小麦籽粒中纯化小麦木聚糖酶抑制蛋白,并研究其对木聚糖酶的抑制作用,从而探明小麦中木聚糖酶抑制蛋白对外加木聚糖酶的影响。【方法】采用硫酸铵盐析、Macro-prep CM阳离子交换层析、Macro-prep DEAE阴离子交换层析以及Macro-prep 25S阳离子交换层析等方法,从小偃22小麦中分离纯化木聚糖酶抑制蛋白,通过SDS-PAGE电泳检测木聚糖酶抑制蛋白的纯度和分子质量,并进一步研究了不同温度和反应时间对木聚糖酶抑制蛋白抑制活力的影响。【结果】小麦木聚糖酶抑制蛋白分子质量约为29ku,N端氨基酸序列为SVSSVVS,经NCBI BLAST比对,该抑制蛋白N端序列与其他木聚糖酶抑制蛋白无同源性,但与大麦几丁质酶的N端序列高度同源,却无几丁质酶活性;该蛋白对来自黑曲霉的GH11家族木聚糖酶有强烈的抑制活性,但对GH10家族的木聚糖酶不敏感;该蛋白与木聚糖酶结合的最适温度为30℃,最佳时间为30min;该抑制蛋白的半失活温度为74℃,具有较好的热稳定性。【结论】所获得的小麦木聚糖酶抑制蛋白可能是一种新型的XIP型木聚糖酶抑制蛋白。

利用固定化木聚糖酶分离小麦木聚糖酶抑制蛋白的研究

根据木聚糖酶与木聚糖酶抑制蛋白之间的特异性结合作用,采用固定化木聚糖酶在不同pH值、温度和时间下对小麦籽粒粗蛋白提取液中的木聚糖酶抑制蛋白进行亲和吸附,并通过改变pH值对木聚糖酶木聚糖酶抑制蛋白复合物进行解吸研究,以期为木聚糖酶抑制蛋白的获得提供一个较好的新方法。结果表明,固定化木聚糖酶与木聚糖酶抑制蛋白的最佳吸附条件为:小麦籽粒粗蛋白提取液pH值6.5、反应温度30℃、反应时间50min;固定化木聚糖酶木聚糖酶抑制蛋白复合物的最佳解吸条件为:巴比妥钠盐酸缓冲液pH值8.5。

木聚糖酶抑制蛋白的研究进展

简要介绍了三类木聚糖酶抑制蛋白的分子结构、抑制特性及其在谷物中的抗病防御作用。

转录因子OsbHLH59通过调控木聚糖酶抑制蛋白OsXIP表达水平影响水稻抗褐飞虱的机制研究

木聚糖酶抑制蛋白(xylanase inhibitor protein,XIP)在植物防御中发挥作用,实验室前期研究发现,水稻木聚糖酶抑制蛋白OsXIP能响应褐飞虱[Nilaparvata lugens(St?l)]胁迫。转录因子OsbHLH59可以与OsXIP的启动子结合以响应褐飞虱侵害。本研究利用转基因技术获得OsbHLH59过表达水稻株系并利用CRISPR/Cas9系统获得了OsbHLH59突变水稻株系,研究了转录因子OsbHLH59对OsXIP表达水平的影响及其在水稻抗褐飞虱中的作用。结果表明,OsbHLH59的过表达引起了OsXIP表达水平的上调。褐飞虱侵害对OsbHLH59过表达株系和OsXIP基因表达水平高的株系的生长水平影响相较野生型更小。与野生型相比,过表达OsbHLH59和OsXIP基因均降低了褐飞虱的取食偏好。同时,OsbHLH59过表达株系和OsXIP过表达株系的防御相关基因表达水平更高,H2O2含量更低,保护性酶活性也更高。综上所述,OsbHLH59可以提高OsXIP的表达,OsXIP在水稻响应褐飞虱胁迫中发挥了重要作用。

抗抑制活性木聚糖酶研究进展

麦类饲料含非淀粉多糖(NSP)抗营养因子,严重影响麦类饲料的饲喂价值。添加木聚糖酶能减轻饲料中NSP的抗营养作用,但是麦类饲料中的木聚糖酶抑制蛋白会抑制外源添加的微生物来源木聚糖酶的活性,抗抑制性木聚糖酶的使用具有明显优势。文章综述谷物中存在的木聚糖酶抑制蛋白对外源添加木聚糖酶的抑制作用、抗抑制性木聚糖酶的潜在应用价值、研究现状及应用前景,以期麦类饲料能更好地在畜禽日粮中添加应用。

木聚糖酶和木聚糖酶抑制蛋白在植物-病原菌互作中的作用

植物病原菌靠分泌的多种细胞壁水解酶侵染植物组织,由于禾本类植物细胞壁的主要成分是半纤维素,因此认为木聚糖酶是禾本植物病原菌入侵宿主的物质基础,但对植物来说,病原菌木聚糖酶则可能作为激发子诱发植物的抗病防御反应,另外,植物体内也产生可抵抗木聚糖酶作用的蛋白质性质的抑制剂。本文就病原菌木聚糖酶的这种双重作用和木聚糖酶抑制蛋白在植物防御系统中的作用研究进展作介绍。

木聚糖酶与XIP型木聚糖酶抑制蛋白相互作用分子机制的研究进展

Xylanase inhibitor protein(XIP)型木聚糖酶抑制蛋白对大部分GH10、GH11家族的真菌木聚糖酶具有抑制作用,但是却不能抑制细菌来源和植物自身所产生的木聚糖酶。XIP型木聚糖酶抑制蛋白对木聚糖酶的抑制作用主要是通过模拟底物接触酶的活性位点,迅速阻塞底物进入活性位点区域的通道。然而,在对XIP型木聚糖酶抑制蛋白具有抗性的GH10和GH11木聚糖酶晶体结构中,连接二级结构的Loop构象严重阻碍了XIP型木聚糖酶抑制蛋白的抑制功能。与对XIP型木聚糖酶抑制蛋白敏感的木聚糖酶相比,氨基酸残基的插入突变导致抗性木聚糖酶的Loop具有明显的凸出构象;而在GH11家族抗性木聚糖酶中,"拇指"结构中部分氨基酸的替换致使XIP型木聚糖酶抑制蛋白与"拇指"结构无法形成稳固的氢键和疏水建,从而削弱XIP的抑制作用。