葡糖醛酸酯酶对木质素-碳水化合物复合物的降解研究
1. 前言：
木质纤维素作为植物细胞壁的主要成分，广泛存在于自然界中，它们可能发酵成液体燃料和高价值的生物产品，将大量廉价的木质纤维素转变为高价值的生物产品的先决条件是有效和完全的酶促降解[1][1]。然而，多糖与木质素的共价连接木质素-碳水化合物妨碍着生物精馏过程中木材成分的选择性分离。
植物细胞壁中木质素与半纤维素的共价连接有三种。第一种是以酯键连接在木质素上的p-香豆素或阿魏酸以酯键连接到半纤维素糖上，可用阿魏酸酯酶断开这种连接；第二种是糖类的羟基和木质素的芳香醇醇以醚键相连；第三种是半纤维素的4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸和木质素的芳香醇以酯键相连[2][2]。
葡糖醛酸酯酶属于碳水化合物酯酶家族，最近被添加到CAZy数据库中，称为家族15（CE15），是一种参与破坏植物细胞壁中半纤维素和木质素之间酯键的酯酶[3][3]。早于2006年在木腐真菌裂褶菌（Schizophyllum commune）的纤维素水解系统中第一次被发现[4][4]。它通过水解半纤维素的4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸和木质素的芳香醇之间的酯键来将半纤维素与木质素断开连接。葡萄糖醛酸酯酶作为木质素和碳水化合物间键化学的研究工具，在木质纤维素降解和改性的生物催化过程中具有广泛的价值。
2.葡萄糖醛酸酯酶
一种叫做葡萄糖醛酸酯酶(GE)的碳水化合物酯酶是十几年前在木腐真菌裂褶菌的纤维素分解系统中发现的。随后，在许多微生物基因组中发现了GEs的编码基因，并建立了一个新的碳水化合物酯酶家族(CE15)[3]。全球经济的多畴的结构及其催化性质——人工底物对植物生物量的酶糖化有积极的影响，导致了酯酶进化的观点。在一个交联的植物细胞壁中，半纤维素的4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸和木质素醇之间有联系。这种关于GEs功能的观点得到了植物中真菌GEs的克隆和最近报道的关于木质素-碳水化合物复合物大小变化的进一步支持。这些事实为生物技术在植物生物量加工和植物基因改造方面的应用提供了有趣的选择。
葡萄糖醛酸酯酶(GEs)属于碳水化合物酯酶家族15(CE15)，参与了木质纤维素植物材料的微生物降解[3]。GEs能够降解木质素和半纤维素的复杂聚合物，在木聚糖和木质素醇中葡萄糖醛酸残基之间裂解酯键。GEs促进木质素、半纤维素和纤维素的分离，这是有效利用生物质作为能源和原料进一步加工成产品或化学品的关键。
2.1葡萄糖醛酸酯酶的研究进展
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