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1、第6卷第3期華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2000年9月Vol.6No.3JOURNALOFSOUTHCHINAUNIVERSITYOFTROPICALAGRICULTURESept.2000海藻糖的研究進(jìn)展及其應(yīng)用前景張樹珍(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海口571101)摘要綜述海藻糖的理化性質(zhì)、來源、相關(guān)的酶及其對(duì)生物分子的保護(hù)特性、作用機(jī)理和可能的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞海藻糖理化性質(zhì)作用機(jī)理1海藻糖的理化性質(zhì)及來源?穩(wěn)定性:a1pH穩(wěn)定性:在pH3.5、100海藻糖(Trehalose)是一種穩(wěn)定的非還e、24h條件下,9
2、9%殘存。b1熱穩(wěn)定性:原性雙糖,它由兩個(gè)吡喃環(huán)葡萄糖分子與(水中)120e、90min,褐變。c1熱穩(wěn)定性:[1]1,1糖苷鍵連結(jié)而成。在理論上它存在(含蛋白質(zhì)溶液)沸水、90min,褐變。d1水三種不同的正位異構(gòu)體(Anomers),即A,A-溶液保存期:在37e下可保存12個(gè)月。海藻糖(又叫蘑菇糖,Mycose),A,B-海藻糖海藻糖最初是從生活在沙膜中的一種(新海藻糖,Neotrehalose),B,B-海藻糖(異甲蟲蛹中分離得到,后來發(fā)現(xiàn)它存在于低等海藻糖,Isotrehalose)。海藻糖可以幾種固體維管植物、藻類、細(xì)菌
3、、真菌、酵母、昆蟲及無形式存在,最常見的是二水化合物,熔點(diǎn)達(dá)脊椎動(dòng)物中。近年來還發(fā)現(xiàn)人體的腎臟也97e,將其加熱至130e,其失去結(jié)晶水,存在海藻糖,其中磨菇中海藻糖比較豐富,成為無水結(jié)晶體時(shí),熔點(diǎn)可達(dá)214~216e。占其干重的11%~17%,所以海藻糖又稱[4]其水溶液性質(zhì)穩(wěn)定,無色無嗅,口感略帶甜作蘑菇糖。[2]味,它不會(huì)焦糖化。海藻糖的理化性質(zhì)十分穩(wěn)定,不能使斐林試劑還原,也不能被A2生物體中海藻糖的代謝及其有關(guān)的酶-糖苷酶水解,但在強(qiáng)酸條件下能被水解為在不同的生物體中海藻糖具有不同的兩個(gè)葡萄糖分子。海藻糖的某些理化性質(zhì)代謝
4、途徑,其相應(yīng)的酶及作用的底物也不相[3]如下:同。目前把海藻糖的代謝途徑分為如下幾1熔點(diǎn):含結(jié)晶水的為97.0e,不含結(jié)類。晶水的為214~216e。211通過海藻糖-6-磷酸合酶和海藻糖o溶解熱:含結(jié)晶水的為57.8kJPmol,-6-磷酸磷酸酯酶合成海藻糖不含結(jié)晶水的為53.4kJPmol。大腸桿菌(Escherichiacoli)和釀酒酵母?甜度:相當(dāng)于蔗糖的45%。(Saccharomycescerevisiae)其海藻糖的合成均?溶解度:10e時(shí)為5513,50e時(shí)為通過海藻糖-6-磷酸合酶和海藻糖-6-14011,90e
5、時(shí)為60219。磷酸磷酸酯酶催化,合成途徑為:第3期張樹珍:海藻糖的研究進(jìn)展及其應(yīng)用前景23UDP-葡萄糖海藻糖-6-磷酸合酶海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶6-磷酸海藻糖海藻糖6-磷酸葡萄糖[5]在大腸桿菌中此二酶的基因已被克隆。個(gè)蛋白基因都含有GAANNTTC和C4T熱休它們構(gòu)成一個(gè)操縱子OtsBA(OtsA編碼海藻克單元,這是熱誘導(dǎo)提高酶活性的遺傳基[8]糖-6-磷酸合酶,OtsB編碼海藻糖-6-磷礎(chǔ)。美國科羅拉多醫(yī)科大學(xué)已把酵母菌酸磷酸酯酶)。荷蘭植物生物技術(shù)公司把的TPS1基因轉(zhuǎn)入煙草,并獲得具抗旱性的[9,10]OtsBA導(dǎo)入甜
6、菜、馬鈴薯中,在獲得大量廉轉(zhuǎn)基因植株。價(jià)的海藻糖的同時(shí),增強(qiáng)了植物的抗旱性和212通過海藻糖合酶與葡萄糖為底物合成[6]抗寒性。而在釀酒酵母中此二酶由三個(gè)海藻糖[7]肽鏈組成,相應(yīng)的基因也已被克隆。其中在擔(dān)子菌(basidiomycete)灰樹花(grifolaTPS1基因編碼海藻糖-6-磷酸合酶、TPS2frandosa)中,海藻糖是由海藻糖合酶(Tsase)[11]基因編碼海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶、TPS3催化合成,合成途徑為:基因編碼的蛋白有利于復(fù)合體的聚集。三D-葡萄糖海藻糖合酶海藻糖A-D-葡萄糖-1-磷酸其中合成代謝大于
7、分解代謝,海藻糖合酶基將麥芽糖轉(zhuǎn)化為海藻糖,其合成途徑為:[12,13]海藻糖合酶因已被克隆,作者已把海藻糖合酶基因麥芽糖海藻糖,其中合成代謝大導(dǎo)入甘蔗,經(jīng)PCR-Southern分析表明海藻于分解代謝,其作用底物非常專一,只作用糖合酶基因已整合進(jìn)甘蔗的基因組,進(jìn)一步[14]于麥芽糖。的遺傳分析及抗旱性分析正在進(jìn)行。214通過海藻糖磷酸化酶合成海藻糖213通過海藻糖合酶以麥芽糖為底物合成海藻糖磷酸化酶(trehalosephosphory-海藻糖lase)存在于Euglenagracilis,Flammulinavelu-脂肪桿菌(
8、pimelobactersp)R48和惡臭tipes,Bradyrhicobiumjaponicium中,催化下列假單胞菌(Pseudomonasputida)H262以及一[14]可逆的反應(yīng):些嗜熱菌(Thermus)菌株中,發(fā)現(xiàn)了
