纤维素酶组分的分离与纯化

更新于 2026年10月10日 版权声明
1.纤维素酶组分的分离与纯化

称取100毫克槐糖诱导的胞外纤维素酶,溶于10毫升醋酸-氢氧化钠缓冲液(0.1 mol/L、pH 5.0)中,先上Sephadex G-75柱,除了去除一部分杂蛋白外,纤维素酶各组分基本上分不开,于是上DEAE-Sephadex A-50柱。

(1)DEAE-Sephadex A-50分离。DEAE-Sephadex A-50预先用醋酸-氢氧化钠(0.1 mol/L、pH 5.0)平衡。上样后,用同样的缓冲液洗脱,在No.4~No.14出现蛋白峰(A),含Cx酶和β-葡萄糖苷酶,但没有C1酶活性。待蛋白含量降为OD280值在0.02以下时(No.40),换用0.1 mol/L、醋酸-氢氧化钠缓冲液和0.1 mol/L醋酸-氢氧化钠-0.5 mol/L NaCl,pH 5.0的梯度洗脱,在No.54~No.68之间出现一蛋白主峰(B)(见图2)。B峰能分解棉花(Cl酶),含有少量的Cx酶。将B峰合并,对水透析40小时,冷冻干燥,再用聚丙烯酰胺凝胶电泳进一步纯化(见方法部分)。40毫克样品,经四根聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,约得到18毫克较纯的C1酶白色冷冻干燥制剂,此时不含Cx和β-葡萄糖苷酶(见表1)。故经过DEAE-Sephadex A-50和凝胶电泳,首先得到C1酶。

目前文献中报道Cx和β-葡萄糖苷酶分离较困难。本文系用Sephadex G-100凝胶过滤和选择性失活的方法。上述A峰中的Cx和β-葡萄糖苷酶不能用SE-Sephadex C-50分开,故对蒸馏水透析24小时后,冷冻干燥,溶于5毫升0.01 mol/L、pH 5.5的醋酸-醋酸铵缓冲液中,上Sephadex G-100柱。

图示

图2 拟康氏木霉纤维素酶经DEAE-Sephadex A-50柱(18.5×1.8 cm)的离子交换层析图

样品上柱后,先用0.1 mol/L HAc-NaOH缓冲液(pH 5.0)洗脱,流速10 ml/小时,分部收集,每管5.2 ml,到第40管后,换用0.1 mol/L HAc-NaOH和0.1 mol/L HAc-NaOH-0.5 mol/L NaCl(pH 5.0)缓冲液的梯度洗脱,流速20 m/小时,加样后第三管开始收集,每管收集4.3ml。

表1 分离的纤维素酶组分C1、Cx和β-葡萄糖苷酶的底物专一性

图示

注:C1酶是图1中B峰经电泳纯化的组分,浓度为1 mg/ml;CX酶为图2中的D峰部分(0.6 mg/ml);β-萄葡糖苷酶为图2中C峰(0.5 mg/ml)部分再经选择性失活得到的部分,加酶量约为0.1 ml,测定方法见方法部分。

(2)Sephadex G-100分离Sephadex G-100悬于0.01 mol/L、pH 5.5的醋酸-醋酸铵缓冲液中,于90℃浸泡6小时,装柱。样品上柱后,用同样的缓冲液洗脱,在No.13~No.20之间出现蛋白主峰(C)(见图3),含Cx和β-葡萄糖苷酶。但在No.20~No.27之间肩部(D)只含Cx酶,而不含β-葡萄糖苷酶(见表1),故通过Sephadex G-100分离得到Cx酶。

图示

图3 拟康氏木霉纤维素酶通过Sephadex G-100(88.5 cm×1.9 cm)的凝胶过滤层析图

流速10 ml/小时,每管5 ml。

(3)C1和β-葡萄糖苷酶选择性失活的方法C峰中的Cx和β-葡萄糖苷酶活性最后通过选择性变性的方法分开。即在pH 2.5、0.1 mol/L醋酸缓冲液中,于45℃处理酶液24小时,可使β-葡萄糖苷酶100%失活,而绝大部分Cx酶被保存(见图4);相反,在pH 7.5、0.005 mol/L Tris-0.038 mol/L甘氨酸缓冲液中,于45℃处理8小时,可使Cx酶100%失活,但保存绝大部分β-葡萄糖苷酶。此法虽不能去除Cx酶蛋白,但可得到不含Cx酶活性,只含β-葡萄糖苷酶活性的组分,以便作下面的重组试验。

纤维素酶三个组分中C1含量最高,得以进一步作纯度鉴定,及研究其性质。

图示

图4 拟康氏木霉Cx酶和β-葡萄糖苷酶的pH稳定性的比较

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