Свойства ксиланаз Chrysosporium lucknowense

• Автор: Устинов, Борис Борисович
• Шифр специальности: 02.00.15, 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕР АТУ РЫЙ ОБЗОР

ГЛАВА 1. КСИЛАНЫ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ФЕРМЕНТОВ

1.1. Структура и распространение ксиланов

1.2. Ферменты, участвующие в конверсии ксиланов

ГЛАВА 2. Эидо1,4рКСИЛАНАЗЫ

2.1. Классификация, особенности молекулярного строения и механизм

действия ксиланаз

2.2. Свойства ксиланаз из различных источников

2.3. Белковые ингибиторы ксиланаз в злаках
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КСИЛАНАЗ
3.1. Ксиланазы в целлюлознобумажной промышленности
3.2. Использование ксиланаз в качестве компонента кормовых добавок
Ь 3.4. Другие перспективные направления применения ксиланаз
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 4. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
4.1. Используемые ферменты и препараты
4.2. Субстраты и реактивы
4.3. Методы выделения ксиланаз С. ЫскпоъгепБе
4.4. Хроматографический анализ ферментных препаратов
4.5. Определение ферментативной активности, концентрации ВС и белка
4.6. Вискозиметрический метод определения общей эндодеполимеразной
активности ксиланаз
4.7. Определение и температурного оптимумов действия ферментов
4.8. Изучение термостабилыюсти ксиланаз
4.9. Исследование адсорбции ферментов на МКЦ
4 Исчерпывающий гидролиз полимерных субстратов под действием ферментов
4 Анализ молекулярномассового распределения ММР продуктов
гидролиза арабиноксилана
4 Анализ низкомолекулярных продуктов гидролиза ксиланов
4 Трипсинолиз белков и подготовка проб для массспектрометрии
4 Массспектрометрический анализ сахаров и трипсиновых гидролизатов белков
4 Метод оценки влияния белковых ингибиторов ржи на активность ксиланаз
4 Оценка способности ферментов снижать вязкость экстрактов ржаной муки i vi тест, имитирующий работу фермента в качестве кормовой добавки
4 Оценка способности ферментов к биоотбеливанию небеленой целлюлозы
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ГЛАВА 5. ВЫДЕЛЕНИЕ И СВОЙСТВА КСИЛАНАЗ С.
5.1. Компонентный состав и общая характеристика ферментного комплекса С.
5.2. Выделение ксиланаз и их биохимические характеристики
5.3. Свойства гомогенных ксиланаз С.
5.3.1. Специфичность ксиланаз и механизм их действия на полимерные субстраты
5.3.2. Физикохимические свойства ксиланаз С.
ГЛАВА 6. КЛАССИФИКАЦИЯ И МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ КСИЛАНАЗ
6.1. Массспектрометрический анализ выделенных белков и аминокислотные последовательности их пептидов
6.2. Аминокислотные последовательности и строение ХупЮА и Хул В гликозидгидролаз й семьи
6.3. Аминокислотные последовательности и строение X 1А и X 1 гликозидгидролаз й семьи
ГЛАВА 7. КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ПРЕПАРАТОВ С КЛОНИРОВАННЫМИ КСИЛАНАЗАМИ С.
7.1. Общая характеристика и свойства препаратов на основе штаммов гриба с мультикопированными генами ксиланаз
7.2. Анализ компонентного состава ферментных препаратов с увеличенным содержанием ХупЮА, X 1А и ХупЮВ
ГЛАВА 8. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КСИЛАНАЗ С. МСККОУЕЕ В КАЧЕСТВЕ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ И В ЦЕЛЛЮЛОЗНОБУМАЖНОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
8.1. Влияние белковых ингибиторов злаков на активность выделенных ксиланаз
8.2. Оценка эффективности действия индивидуальных ксиланаз и ксиланазных препаратов при их использовании в качестве добавки к кормам на основе ржи
8.3. Сравнение способности индивидуальных ксиланаз и препаратов С. 1искпоуеп8е к биоотбеливанию небеленой целлюлозы
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Функциональная роль гемицеллюлоз, как полисахаридов матрикса, заключается в осуществлении связи между основными компонентами клеточной стенки за счет образования переходного слоя между ними. В первичной клеточной стенке гемицеллюлозы объединяют пектины и целлюлозу, во вторичной целлюлозу и лигнин. Большинство изученных гемнцеллюлоз являются гетерополисахаридами, в состав звеньев основной цепи которых могут быть включены Бксилоза, Бманноза, Бгалактоза, Бглюкоза. Ксиланы это сложные гетерополимеры, основная цепь которых построена из остатков Бкснлопиранозы, соединенных Р1,4гликозидными связями. Классификацшо этой большой группы полисахаридов проводят, основываясь на общем содержании и природе боковых заместителей, в качестве которых чаще всего присутствуют Ьарабинофураноза, Бглюкуроновая 4ОметилБглкжуроновая кислота, а также остатки феруловой, икумаровой и уксусной кислот табл. Таблица 1. Ксиланы из разных источников . Ас ацетил, Ага арабинофуранозид сЛ ппокуроиовая кислота Ху1д ксилопиранозид Подчеркнуто звено основной цепи. Лрабнноглюкуронокснлан арабиноксилан гетероиолисахарид, составляющий сухой массы мягкой хвойной древесины. Основная цепь его построена из 1,4РЭксилопиранозных звеньев, а боковые группы представляют собой метил0глюкуроновую кислоту а1,2связь, и Ьарабинофуранозу а1,2 и а1,3связь, ,. Химическое строение арабиноксилаиов злаковых растений во многом зависит от их локализации. Арабиноксиланы, входящие в состав оболочки зерна, по структуре схожи с арабиноксиланом мягкой древесины. Арабнноксиланы, входящие в состав эндосперма, в качестве боковых заместителей содержат только Ьарабинозу сх1,3 и а1,2связь, а1,3 доминирует, рис. А 8,. Содержание арабинозы в качестве боковых заместителей в данном случае существенно выше, чем в арабиноксилан ах хвойных пород деревьев. Это определяет высокую вязкость растворов арабиноксилаиов зерен злаков. А га
аАга
4ОМеасА
. Рис. Схема строения арабиноксилана злаков А, ацетилглюкуропоксилана березы Б и родимснана В. Арабиноксиланы однодольных растений этерифицированы по гидроксильной группе С5 атома арабинофуранозы феруловой или кумаровой кислотами ,. Степень этерификации варьирует в зависимости от источника арабиноксилана. Так, например, доля феруловой и кумаровой кислот составляет от пентозных остатков в арабинокенлане пшеничных отрубей и в арабиноксилане соломы ячменя в то же время доля боковых арабинозных остатков колеблется, соответственно, от 1 до 1. Степень полимеризации СП арабиноксиланов варьирует в пределах от до 0 . Ацетилглюкуроноксилан глюкуроиокенлаи основной ксилан твердых лиственных пород деревьев рис. Б. Содержание его варьирует от до от сухой массы древесины. В основной цепи ппокуроноксилан содержит ксилопиранозные остатки, соединенные р1,4связями, которых ацилировано по гидроксильной группе С2 или С3 углеродных атомов ксилопиранозного кольца. Кроме того, в среднем к каждому десятому ксилозному звену в качестве боковой группы присоединена а1,2связыо молекула метилБглокуроновой кислоты. СП глокуроноксилана твердых пород деревьев составляет ,. Гомоксилан родимснан полисахарид, построенный исключительно из ксилопиранозных звеньев рис. В. Однако его основная цепь наряду с р1,4гликозидными связями содержит в соотношении также и р1,3 связи. Источником родимеиана служат морские водоросли рода i. Благодаря своему уникальному строению, этот полисахарид часто используют в качестве модельного субстрата для изучения механизма действия ксиланаз ,. Трехмерная структура молекулы ксилана впервые была описана Аткинсом . Данные, полученные методом рентгеноструктурного анализа, свидетельствуют о том, что основная цепь молекулы в условиях крнсталлнзацш представляет собой тройную левозакрученную спираль, при этом боковые заместители никак не влияют на ес геометрию рис. Структура спирали поддерживается как за счет геометрии гликозидиой связи, так и за счет внутримолекулярных водородных связей Н и Н. Межмолекулярные водородные связи между одной цепи ксилана и Н другой приводят к образованию листов.