纤维素酶及其基因结构特征与功能的关系第29卷第3期2022年6月林产化学与工业ChemistryandIndustryofForestProductsVo.l29No.3June2022综述评论纤维素酶及其基因结构特征与功能的关系收稿日期:2022-06-25作者简介:于寒颖(1975-),女,黑龙江绥化人,博士,主要从事生物化学与分子生物学研究;E-mai:lYuhan184@mai.lim.ac。YUHan-ying于寒颖1,2,刘杏忠2(1.大庆石油学院石油工程系,黑龙江大庆163318;2.中国科学院微生物研究所真菌地衣系统学重点实验室,北京100101)摘要:纤维素是一种具有重要发展潜力的生物型能源。研究纤维素酶及其基因的结构和功能,阐明基因表达和降解机制是利用这一巨大资源的基础之一。本文综述了纤维素酶及其基因结构和功能研究的最新进展,并对其发展前景进行了分析。关键词:纤维素酶;糖基水解酶;结构分析:TQ351.0;Q556.2文献标识码:A:0253-2417(2022)03-0120-07Structure-functionRelationshipsofCellulaseanditsEncodingGeneYUHan-ying1,2,LIUXing-zhong2(1.DepartmentofPetroleumEngineering,DaqingPet---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---roleumInstitute,Daqing163318,China;2.KeyLaboratoryofSystematicMycologyandLichenology,InstituteofMicrobiology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China)Abstract:Celluloseisanimportantpotentialbio-energyresource.Oneofthebasesofutilizingtheresourceistostudythestruc-tureandfunctionofcellulaseandtheencodingDNAsequencetoelucidatetheregulationofthegeneexpressionandthehydrolysismechanismoftheenzyme.Recentadvancesinthestructure-functionrelationshipofcellulaseanditsencodinggenewerereviewedandfutureresearchwasprospected.Keywords:cellulase;glycosylhydrolase;structureanalysis纤维素是由-1,4-D-吡喃葡萄糖残基组成的纤维状、不可溶的晶体多糖,是组成植物细胞壁的主要结构物质和地球上最丰富的多聚物。在纤维素酶的作用下,纤维素可以分解成容易被进一步发酵为乙酸、乳酸和乙醇等的小分子纤维素、纤维寡糖、纤维二糖和葡萄糖。对纤维素加以充分利用将可以为人类解决食品、环境和能源危机提供重要途径。纤维素酶是内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和-葡萄糖苷酶的统称。自从1906年纤维素酶被发现以来,该酶即成为了各国学者重要探索方向之一。在20世纪80年代以前,关于纤维素酶的主---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---要研究工作是利用生物化学方法对其进行分离纯化。之后,随着分子生物学的发展,各种生物的纤维素酶逐渐被克隆、测序和外源表达。1988年以来,纤维素酶进入结构生物学研究阶段。对纤维素酶分子的结构和功能进行研究,包括纤维素酶结构域的拆分和解析、功能性氨基酸的确定、双置换水解机制的确立、分子折叠和催化机制关系的探讨等,成为该时期的主要工作[1]。研究最多的是木霉属(Trichodermareesei)、梭菌属(Clostridiumthermocellum、C.cellulolyticum和C.cellulovorans)和腐质霉属(Humicolagrisea和H.insolens)的纤维素酶。其他研究的纤维素酶分别于30多个物种。本研究针对纤维素酶、纤维素酶小体及其基因,分析了该酶及其基因结构特征和功能关系的研究进展。第3期于寒颖,等:纤维素酶及其基因结构特征与功能的关系1211纤维素酶基因结构特征和功能1.1编码区结构及其定位真菌具有4种纤维素酶,但外切葡萄糖苷酶基因不是存在于所有真菌中[2],而褐腐菌只含有内切葡聚糖酶基因[3]。真菌和细菌的纤维素酶基因均定位于染色体上。在真菌基因组中,纤维素酶基因通常随机分布。但是,Phanerochaetechrysosporium具有成簇的3类纤维素酶基因[4]。T.reesei是纤维素酶体系研究最为深入的好氧真菌。迄今为止,已经鉴定了该菌的8个主要纤维素酶(2个外---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---切葡聚糖苷酶和6个内切葡聚糖苷酶),克隆了2个葡萄糖苷酶。在该菌中,每一种纤维素酶均由单一基因编码。除了cel12A以外,所有纤维素酶基因开放阅读框均含有信号肽、催化结构域、碳水化合物结合元件(carbohy-drat...