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海带(Saccharina japonica)甘露糖醛酸C5异构酶的功能分析OA北大核心

Functional analysis of mannuronan C5-epimerases from Saccharina japonica

中文摘要英文摘要

褐藻胶是由 β-D-甘露糖醛酸(M)及其 C5 反向异构体 α-L-古罗糖醛酸(G)组成的线性聚合物,是海带(Saccharina japonica)中重要的碳代谢产物,目前广泛应用于食品、医药、纺织和农业等工业领域,甘露糖醛酸C5 异构酶(Mannuronan C5-epimerase,简称MC5E)是褐藻胶生物合成途径中一种重要的修饰酶,它能催化 β-D-甘露糖醛酸(β-D-mannuronic acid,简称 M)转化成 α-L-古罗糖醛酸(α-L-guluronic acid,简称G).本研究从海带基因组数据库中筛选并分离到了一个高表达的SjMC5E3 序列,将其转化到大肠杆菌中实现体外表达并进行蛋白纯化,通过核磁共振光谱分析测量其酶活性,结果表明,SjMC5E3 可以转化并提高褐藻胶中G残基的含量,降低产物中M/G比值,M/G比值为 4.63.本研究揭示了MC5E在褐藻酸合成途径中的关键作用,对高G含量褐藻胶的生产以及合成具有重要意义,将对未来褐藻胶产品的工业化制备提供技术支持.

Alginate,a linear polymer of β-D-mannuronic acid(M)and its C5 epimer α-L-guluronic acid(G),serves as a crucial carbon metabolite for the brown alga Saccharina japonica.Alginate is widely used in industries such as food,medicine,textiles,and agriculture.Mannuronan C5-epimerase(MC5E)is a critical enzyme of the alginate biosynthesis pathway that catalyzes the epimerization of M to G.This study identified a highly expressed SjMC5E3 sequence from the genome of S.japonica and isolated it.It was used to transform Escherichia coli for in vitro ex-pression.The protein synthesized was purified.Enzyme assays utilizing Proton Nuclear Magnetic Resonance Spec-troscopy demonstrated an M/G ratio of 4.63 in the SjMC5E3-catalyzed reaction products,confirming its capability to convert M residues in alginate to G residues.Thus,this study reveals the vital role of MC5E in the alginate bio-synthesis pathway,which is of great relevance for the production of alginate with a high G content,and can provide technical support for the industrial-scale preparation of alginate products in the future.

孟雪;李爽;张杰;段德麟

中国科学院海洋研究所/实验海洋生物学重点实验室,山东 青岛 266000||青岛海洋科技中心 海洋生物学与生物技术功能实验室,山东 青岛 266000||中国科学院大学,北京 100049中国科学院海洋研究所/实验海洋生物学重点实验室,山东 青岛 266000||青岛海洋科技中心 海洋生物学与生物技术功能实验室,山东 青岛 266000||中国科学院大学,北京 100049中国科学院海洋研究所/实验海洋生物学重点实验室,山东 青岛 266000||青岛海洋科技中心 海洋生物学与生物技术功能实验室,山东 青岛 266000中国科学院海洋研究所/实验海洋生物学重点实验室,山东 青岛 266000||青岛海洋科技中心 海洋生物学与生物技术功能实验室,山东 青岛 266000

生物科学

海带甘露糖醛酸C5异构酶褐藻胶

Saccharina japonicamannuronan C5-epimerasealginate

《海洋科学》 2025 (6)

15-24,10

外交部中国-印尼海洋牧场建设与示范项目(2020WJB06)青岛国际合作项目(22-3-6-ghgg-1-hz)The China-Indonesia Marine Ranch Construction and Demon-stration Project of the Ministry of Foreign Affairs of China,No.2020WJB06Qingdao International Collaboration Project,No.22-3-6-ghgg-1-hz

10.11759/hykx20250225003

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