Engineering of dual functional hybrid glucanases
內切型葡聚糖酵素 (endo-β-D-glucanase) 為(半)纖維水解酵素，其主要作用在於分解細胞壁的多醣成分β-D-glucans，目前已被廣泛的應用在許多工業上。例如，1,3-1,4-β-D-glucanases (lichenases) 在製酒釀造工業中，主要於釀造過程中添加以增進麥芽汁的過濾效果進而達到減少混濁的目的，或在飼料工業應用上添加於家畜飼料中，以增進動物對飼料之利用率進而提高動物的成長率。此家族另一成員1,3-β-D-glucanases (laminarinases) 除了可應用於酵母萃取物之生產，也可將藻類之生質材料(biomass)轉換為可發酵醣類用於生質能的產出。此外，此類酵素與幾丁質分解酵素(chitinase) 協同作用則可發揮抗真菌之功效。在工業應用上，特別是動物飼料添加物都須經過高溫滅菌。因此，具耐熱性的此類酵素就有其市場上的需求。在此研究中，我們將採自牛胃寄生細菌
Fibrobacter succinogenes 之截短型1,3-1,4-β-D-glucanases (T
FsW203F)與來自生長於火山周圍的高度耐熱性細菌 Thermotoga maritime之1,3-β-D-glucanases (TmLam) 為材料，以domain fusion 方式，組合目標酵素之催化domain或是醣分子結合domain (carbohydrate binding domain)以產生具雙重或性或多重活性的雜交型葡聚糖酵素(hybrid glucanases)。經過重組的酵素其催化效率與耐熱性都比其原始單一蛋白質domain的酵素顯著提升。螢光光譜與圓二色譜儀 (circular dichroism) 的熱穩定分析結果均顯示重組酵素的活性與蛋白質結構對熱之耐受性均較單一蛋白質domain (T
FsW203F) 為佳。 另外， 重組酵素(T
FsW203F-T
mLam
CD) 的在高溫處理後的酵素活性回覆率(recovery)也較T
FsW203F高。整體而言，目前成功重組的雜交型葡聚糖酵素更符合工業化對耐熱性酵素的需求特性，對於增進葡聚糖酵素在工業上使用上的優勢條件與經濟效益可提供一個良好的願景。
Wei-Chun Liu, Yu-Shiun Lin, Wen-Yih Jeng, Je-Hsin Chen, Andrew H.-J. Wang, and
Lie-Fen Shyur
(2012)
Protein Engineering, Design and Selection, 25(11):771-780
