糖苷水解酶GH97家族成員PspAG97A的催化機制分析

張小敏， 陳飛云， 張學成， 何 超， 肖亞中

(安徽大學 生命科學學院 現(xiàn)代生物制造安徽省重點實驗室 安徽省微生物與生物催化工程技術(shù)研究中心， 合肥 230601)

糖苷水解酶(Glycoside hydrolases, GH, EC3.2.1)普遍分布于自然界的所有生物體中，可以依照內(nèi)切或外切的方式水解各種含糖化合物的糖苷鍵，包括淀粉、纖維素、寡糖以及小分子糖苷等碳水化合物，也可以通過修飾相應的糖類化合物來發(fā)揮功能[1-3]。至今，已知的糖苷水解酶有2000多種，而根據(jù)氨基酸的序列比對和分析，將其分成156個不同的家族[4]。依據(jù)糖苷水解酶催化底物分子異頭碳構(gòu)型是否發(fā)生轉(zhuǎn)變，將其分為反轉(zhuǎn)和保留兩種催化類型：在反轉(zhuǎn)催化機制中，酶分子上的一對羧基分別作為廣義酸和廣義堿[5-7]。糖苷鍵上的氧親核攻擊廣義酸上的氫；而廣義堿協(xié)助水分子親核攻擊底物糖分子的異頭碳，糖基從糖鏈上解離出來，這種催化方式使水解出的單糖產(chǎn)物構(gòu)型發(fā)生了轉(zhuǎn)變[5，8]。在保留催化機制中，酶分子上的一對羧基分別充當廣義酸堿和親核體，采用雙置換機制，經(jīng)過糖基化和去糖基化兩步反應保持水解產(chǎn)物的構(gòu)型不變完成催化反應[6]。

一般來說，每個家族的內(nèi)部成員被認為具有共同的祖先和相似的三級結(jié)構(gòu)，催化殘基和催化機制是保守的[9-12]。然而GH97家族的不同尋常之處在于它同時擁有“反轉(zhuǎn)”和“保留”兩種催化類型的成員[13-15]。目前為止，GH97家族共有1369條基因序列，其中有1334條來自于細菌，18條則來源于古生菌，有一條基因序列屬于真核生物，剩下的16條基因序列暫未被分類。……