Studies on primary structures and genes of cellulases from marine invertebrates

海洋无脊椎动物纤维素酶的一级结构和基因研究

基本信息

  • 批准号:
    15380138
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Distribution of cellulases in marine invertebrates was investigated by measuring the cellulase activity (CMCase activity) of digestive fluids from various invertebrates. Accordingly, herbivorous invertebrates such as abalone, sea urchin, and scallop were found to possess cellulases, whereas carnivorous invertebrates like starfish and Neptune snail were considered to possess no cellulases. Subsequently, cellulases (endo-1,4-β-glucanases) were isolated from abalone, sea urchin, and scallop by conventional column chromatographies and their cDNA and structural genes were cloned to deduce their primary structure. According to the deduced structures, the abalone, sea urchin, and scallop enzymes were classified to glycoside hydrolase family 9 (GHF9) as in case of termite and crayfish cellulases previously reported. Phylogenetic analysis of cellulase genes indicated that abalone, sea urchin, and scallop cellulases were derived from a common ancestral gene along with arthropod enzymes. In the abalone digestive fluid, an isozyme possessing a family-II carbohydrate-binding module in the N-terminus was found. This enzyme is the first animal cellulase possessing the family-II CBM in the N-terminus of the GHF9-type catalytic domain. Degrading abilities of the invertebrate cellulases toward cello-oligosaccharides were investigated. The abalone cellulase could degrade trisaccharide to disaccharide and glucose ; however, the sea urchin and scallop enzymes could not. Thus smallest substrate was trisaccharide for the abalone enzyme but tetrasaccharide for sea urchin and scallop enzymes. Further, when tetrasaccharide was allowed to react, the abalone enzyme split it into two moles of disaccharide, while the sea urchin and scallop enzymes split into trisaccharide and glucose as well as 2 moles of disaccharide. Therefore, the catalytic mechanism of invertebrate cellulases was considered to vary depending on the animal species although the enzymes all belong to GHF9.
通过测量来自各种无脊椎动物的消化液的纤维素酶活性(CMCASE活性),研究了海洋无脊椎动物中细胞的分布。据认为,发现鲍鱼,海胆和扇贝等草食无脊椎动物具有纤维素酶,而食肉食肉无脊椎动物(如海星和海王星捕捞)被认为没有纤维素酶。随后,通过常规色谱柱色谱法从鲍鱼,海胆和扇贝中分离出纤维素酶(Endo-1,4-β-葡聚糖酶),克隆其cDNA和结构基因,以推断出其主要结构。根据推导结构,如先前报道的白蚁和小龙虾纤维素酶一样,将鲍鱼,海胆和扇贝酶分类为糖苷水解酶家族9(GHF9)。纤维素酶基因的系统发育分析表明,鲍鱼,海胆和扇贝纤维素酶来自一个共同的祖先基因以及节肢动物酶。在鲍鱼消化液中,发现了N末端中具有家族-II碳水化合物结合模块的同工酶。该酶是在GHF9型催化结构域的N末端具有家族-II CBM的第一个动物纤维素酶。研究了无脊椎动物纤维素酶对大提琴寡糖的降解能力。鲍鱼纤维酶可以将三糖降解为二糖和葡萄糖。但是,海胆和扇贝酶不能。最小的底物是鲍鱼酶的三糖,但四含四糖用于海胆和扇贝酶。此外,当允许四糖反应时,鲍鱼酶将其分成两个分子的二糖分子,而海胆和扇贝酶则将其分成三糖和葡萄糖以及2个二糖分子。因此,尽管这些酶都属于GHF9,但无脊椎动物纤维素酶的催化机制被认为是根据动物物种而变化的。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A GHF 9 cellulase gene from abalone Haliotis discus hannai.
来自鲍鱼皱纹盘鲍的 GHF 9 纤维素酶基因。
Isolation and cloning of an endo-β-1, 4-mannanase from the pacific abalone Haliotis discus hannai.
从太平洋鲍鱼中分离和克隆内切-β-1, 4-甘露聚糖酶。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S.Ootsuka;N.Saga;K.Suzuki;A.Inoue;T.Ojima
  • 通讯作者:
    T.Ojima
Structural characteristics of a cellulase from the pacific abalone Haliotis discus hannai.
太平洋鲍鱼纤维素酶的结构特征。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    K.Suzuki;T.Ojima;K.Nishita
  • 通讯作者:
    K.Nishita
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