[发明专利]降解鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅱ的酶和微生物

说明书

本发明涉及一种降解鼠李半乳糖醛酸聚糖II(RG-II)及其衍生物的酶以及获得该酶的方法。

本发明进一步涉及一种获得RG-II的方法。

本发明还涉及该酶的应用。

鼠李半乳糖醛酸聚糖II是植物细胞壁的一种普遍且高度复杂的成分(ONeil等，植物生物化学方法(1990)2：415-439))。它属于果胶多糖且主要存在于正常的片层和初生壁中。

由于它由12种不同单糖构成，聚合度(dp)接近30，因此它的结构极其复杂(图1)。由于在它的组成中存在稀有糖类而增加了这种复杂性，它的组成中包含芹菜糖或3-C-(羟基甲基)-D-甘油丁糖，KDO或2-ceto-3-脱氧-D-甘露糖-辛酮糖酸，DHA或3-脱氧-D-来苏糖-2-庚酮糖酸，2-O-甲基-岩藻糖，2-O-甲基-木糖以及乙酸或3-C-羧基-5-脱氧-L-木糖。后一单糖构成了RG-II特有的标志。膜壁多糖中较常见的单糖：鼠李糖、岩藻糖、阿拉伯糖、半乳糖和半乳糖醛酸和葡糖醛酸也存在于RG-II的组成中，但通常带有端基异构体和增强分子结构特异性和复杂性的特定类型的多种连接。

RG-II的超微结构(图1)进一步增加了这种复杂性(Puvane-sarjah等，碳水化合物研究(1991)218：211-222))。由在α-(1→4)键合的7至14个半乳糖醛酸残基组成的同型链在仍未确定的位置上带有4个不同的支链：两个二糖和两个更为复杂的非糖链。从同型半乳糖链的长度和支链B的端部观察到结构的可变性，并且似乎是由用来获得它的酶活性所造成的。第二，在A5残基上已检测到未确定的取代基的存在。此外，RG-II分子包含2-3个酯化半乳糖醛酸羧基的甲基和2个位于R3(槭汁酸)和B4(2-O-甲基-岩藻糖)残基上的乙酰基。

因此，RG-II的通式结构已被确定，虽然一些取代基的性质仍未能鉴定出。

在植物的细胞壁中，RG-II与天然果胶有关，但原果胶和RG-II之间的确切键合类型仍然未知。同样，对其在植物细胞壁中的作用也了解不多。然而，已知它存在于整个植物界(A1bersheim等，生物化学协会学报(1994)22：374-378)：蕨类植物和孢子植物，裸子植物和被子植物，单子叶植物和双子叶植物(图2)中，并以显著的量存在于细胞壁的正常的片层中。还已知它的结构在所研究的不同的植物中保持一致(Albersheim等生物化学协会学报(1994)22：374-378))。

最近研究表明它可起信号多糖的作用并诱导植物的特定反应(引发活性)(Aldington和Fry，实验植物学(1994)45：287-293)。然而，它结构的多样性，普通存在及复杂性使人设想在植物细胞壁的粘合、并从而在组织系统的细胞结构中起着根本的作用。

如图1所示，在具有果胶酶活性(果胶酯酶，内切或外切多聚半乳糖醛酸酶)的酶的作用下，RG-II从细胞壁上释放出来，其中具有果胶酶活性的酶降解天然果胶的光滑链并以非降解形式释放RG-II(Darvill等，植物生理学(1978)62：418-422)。同型半乳糖醛酸链长度的可变性是使它能从天然果胶中释放的酶促降解的原因(Whit-combe等，碳水化合物研究(1995)271：15-29)。

RG-II结构的复杂性和独特性使它特别对存在于商业真菌及细菌酶制剂中的以及植物提取物中的酶的降解有抗性。

事实上在用于降解植物细胞壁，富含各种活性的商业酶制剂中不可能证明任何降解活性。观察到的唯一的降解是有关位于侧链非还原端的呋喃阿拉伯糖、吡喃鼠李糖或呋喃半乳糖残基。促使这些残基释放的外切酶实际上广泛存在于酶制剂中，并且根据作者，从而毫无疑问地解释了所报道的各种RG-II制剂中观察到的可变性。

当压榨或捣碎水果和蔬菜时，释放出确保天然果胶的同型半乳糖醛酸链降解的果胶溶解活性。当使用酒或发酵产物时，通过加入商业果胶溶解酶和发酵植物区系增强这些活性。在果汁和花蜜、蔬菜和其衍生物(尤其是酒)中，RG-II以完整的形式且以通常显著的量被释放。

在酒中，RG-II代表一种主要的多糖(Doco和Brillouet，碳水化合物研究(1993)243：333-343)，它的浓度可达到100mg/L。它参与大量不希望出现的现象中，例如阻塞滤膜(Belleville等EnoL.Vitic.Sci(1991)46：100-107)，形成不稳定的带有其它胶体大分子的复合物以及诱导沉淀现象。不得不通过使用能降解它的特定的酶来消除它。