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1、第29卷第3期林产化学与工业Vo.l29No.32009年6月ChemistryandIndustryofForestProductsJune2009综述评论纤维素酶及其基因结构特征与功能的关系1,22于寒颖,刘杏忠(1.大庆石油学院石油工程系,黑龙江大庆163318;2.中国科学院微生物研究所真菌地衣系统学重点实验室,北京100101)摘要:纤维素是一种具有重要发展潜力的生物型能源。研究纤维素酶及其基因的结构和功能,阐明基因表达和降解机制是利用这一巨大资源的基础之一。本文综述了纤维素酶及其基因结构和YUHan-ying功能研究的
2、最新进展,并对其发展前景进行了分析。关键词:纤维素酶;糖基水解酶;结构分析中图分类号:TQ351.0;Q556.2文献标识码:A文章编号:0253-2417(2009)03-0120-07Structure-functionRelationshipsofCellulaseanditsEncodingGene1,22YUHan-ying,LIUXing-zhong(1.DepartmentofPetroleumEngineering,DaqingPetroleumInstitute,Daqing163318,China;2.K
3、eyLaboratoryofSystematicMycologyandLichenology,InstituteofMicrobiology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China)Abstract:Celluloseisanimportantpotentialbio-energyresource.Oneofthebasesofutilizingtheresourceistostudythestruc-tureandfunctionofcellulaseandtheencodingDNAsequenc
4、etoelucidatetheregulationofthegeneexpressionandthehydrolysismechanismoftheenzyme.Recentadvancesinthestructure-functionrelationshipofcellulaseanditsencodinggenewerereviewedandfutureresearchwasprospected.Keywords:cellulase;glycosylhydrolase;structureanalysis纤维素是由-1,4-D-吡喃葡萄糖残基组成
5、的纤维状、不可溶的晶体多糖,是组成植物细胞壁的主要结构物质和地球上最丰富的多聚物。在纤维素酶的作用下,纤维素可以分解成容易被进一步发酵为乙酸、乳酸和乙醇等的小分子纤维素、纤维寡糖、纤维二糖和葡萄糖。对纤维素加以充分利用将可以为人类解决食品、环境和能源危机提供重要途径。纤维素酶是内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和-葡萄糖苷酶的统称。自从1906年纤维素酶被发现以来,该酶即成为了各国学者重要探索方向之一。在20世纪80年代以前,关于纤维素酶的主要研究工作是利用生物化学方法对其进行分离纯化。之后,随着分子生物学的发展,各种生物来源的纤维素酶逐渐被克隆、测序和外
6、源表达。1988年以来,纤维素酶进入结构生物学研究阶段。对纤维素酶分子的结构和功能进行研究,包括纤维素酶结构域的拆分和解析、功能性氨基酸的确定、双置换水解机制的确立、分子折叠和催化机制关系的探讨等,成为该时期的主要工[1]作。研究最多的是木霉属(Trichodermareesei)、梭菌属(Clostridiumthermocellum、C.cellulolyticum和C.cellulovorans)和腐质霉属(Humicolagrisea和H.insolens)的纤维素酶。其他研究的纤维素酶分别来源于30多个物种。本研究针对纤维素酶、纤维素酶小体
7、及其基因,分析了该酶及其基因结构特征和功能关系的研究进展。收稿日期:2008-06-25作者简介:于寒颖(1975-),女,黑龙江绥化人,博士,主要从事生物化学与分子生物学研究;E-mai:lYuhan184@mai.lim.ac.cn。第3期于寒颖,等:纤维素酶及其基因结构特征与功能的关系1211纤维素酶基因结构特征和功能1.1编码区结构及其定位[2]真菌具有4种纤维素酶,但外切葡萄糖苷酶基因不是存在于所有真菌中,而褐腐菌只含有内切葡[3]聚糖酶基因。真菌和细菌的纤维素酶基因均定位于染色体上。在真菌基因组中,纤维素酶基因通常[4]随机
8、分布。但是,Phanerochaetechrysosporium具有成簇的3类纤维素酶基因。T.reesei
