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几丁质是一种天然大分子多糖,由N-乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键连接形成,是真菌、藻类的细胞壁及虾、蟹、昆虫等动物外壳的主要组成成分。几丁质酶是一类能够催化几丁质水解并产生几丁寡糖或壳寡糖的糖苷水解酶,在动物、植物、微生物甚至一些病毒中均有发现。几丁质酶通过降解几丁质从而破坏真菌细胞壁及昆虫的体壁,可以起到抑菌和杀虫的作用。有研究表明,转入几丁质酶基因并成功表达几丁质酶的植物抗病虫能力明显提高。此外,利用几丁质酶进行贝类等海洋废弃物的生物处理,以及利用酶解法代替传统酸解法进行几丁质原料的降解,能够降低对环境的不良影响。同时,几丁质降解产生的几丁寡糖及壳寡糖等,具有保湿、抗菌、抑制肿瘤细胞生长等特性,可以用作护肤品、保湿剂、食品添加剂及肿瘤抑制剂等。因此,几丁质酶在农业生产、工业应用、医药研发、环境保护等方面均具有重要的研究意义与应用前景。 在众多来源的几丁质酶中,微生物几丁质酶因具有易培养、易操作、生长周期短、经济效益好等优势,成为几丁质酶研究的主要方向。霍乱弧菌作为一种以几丁质为主要营养来源的海洋细菌,在几丁质降解方面有巨大潜力。有研究表明,霍乱弧菌能够产生多种几丁质结合蛋白与几丁质酶,通过协同作用有效降解天然-几丁质。经过分析筛选,我们从中选择了VC1073、VCA0027与VC1952这三种几丁质酶进行功能研究,并试图通过结构方面的研究进一步阐释其作用机理。 我们在未能得到VC1073、VCA0027与VC1952的可溶性全长蛋白后,通过截去信号肽部分分别获得了三种几丁质酶的可溶性蛋白片段。我们对这三种几丁质酶进行了体外酶活鉴定,发现三者均具有较高的几丁质降解活性。对VC1073、VCA0027与VC1952最适反应条件的鉴定结果显示,这三种几丁质酶最适pH均偏向酸性,分别为pH6.0、pH6.0与pH5.0,且均能在较大的pH范围内保持一定的活性与稳定性。此外,VC1073、VCA0027与VC1952的活性受到一些常见金属离子不同程度的抑制,并且三者的活性都受到Fe3+和SDS的强烈抑制,剩余活性分别不足50%与30%。随后,我们对VC1073、VCA0027与VC1952的底物特异性进行了鉴定并与商品酶C-6137(Sigma-aldrich)进行比较,我们发现VC1073与VCA0027的活性与C-6137相差较小。另一个重要发现是VC1073与VCA0027对固体粉末状几丁质及虾壳具有较高的活性,表明二者在几丁质降解利用方面有一定的研究意义与应用前景。最后,我们通过鉴定VC1073、VCA0027与VC1952对绿色木霉及黑曲霉生长的抑制作用,发现VCA0027与VC1952对两种真菌的生长没有明显的影响,而VC1073则对绿色木霉的生长表现出一定的抑制作用。这一发现为今后对VC1073在致病真菌防治方面的进一步研究奠定了基础。最后,我们试图对VC1073、VCA0027与VC1952进行蛋白质晶体的筛选与结构的解析,以进一步阐释其作用机理,但遗憾的是我们未能得到良好的蛋白质晶体,后续需进行进一步研究。