澱粉吸附區與配體交互作用之功能性分析(Functional Characterization of Interaction between Starch Binding Domain and Ligands)

Functional Characterization of Interaction between Starch Binding Domain and Ligands

江亭瑩(Ting-Ying Jiang)

指導教授 ： 張大慈

國立清華大學/生命科學院/分子與細胞生物研究所/碩士(2008年)

摘要

米根黴菌 (Rhizopus oryzae) 的葡糖澱粉酶 (glucoamylase、GA) 屬於一種醣類水解酶，其整體結構包含胺基端的澱粉吸附區 (starch-binding domain、RoSBD) 與羧基端的催化區。RoSBD隸屬於醣類吸附模組 (carbohydrate-binding module, CBM) 家族二十一，能與顆粒狀生澱粉結合。SBD的主要功能為促進配體與GA結合、增加催化區活化位置的配體濃度以提升酵素水解效率。近年來許多研究指出SBD能利用非水解的方式讓生澱粉配體的結構鬆弛，使之更容易讓催化區接近而提高酵素的催化活性。SBD與配體的結合主要靠芳香環胺基酸與醣類的六角環形成交互作用，以及極性胺基酸與多醣的羧基形成氫鍵結合。根據核磁共振與結晶繞射解析出的米根黴菌葡糖澱粉酶之澱粉結合區 (RoSBD) 三級結構，推測天門冬胺酸29、酪胺酸32、離胺酸34、色胺酸47、天門冬胺酸50、苯丙胺酸58、酪胺酸67、穀胺酸68、酪胺酸83、酪胺酸93、酪胺酸94、天門冬胺酸96和天門冬胺酸101可能為參與配體結合的重要胺基酸。本實驗室過去的研究中曾以單點突變、旋光儀分析蛋白質二級結構，並以定量配體結合試驗結檢視此B型CBM和多醣之間的疏水性作用力與氫鍵結合力。結果顯示芳香環與極性胺基酸與配體作用時扮演不同的角色，前者主要負責RoSBD與配體結合，後者則於澱粉結合後，促使澱粉支鏈鬆弛而暴露出更多的表面積，使得更多RoSBD得以與配體結合。為了證實RoSBD與澱粉結合後將讓配體產生結構的改變，本研究以原子力顯微鏡觀察RoSBD與澱粉醣 (amylose) 之間的作用。初步研究結果發現RoSBD與澱粉醣結合後會改變澱粉醣的形態，而單點突變重要胺基酸的RoSBD其改變澱粉醣型態的能力會明顯地減弱。由不同的單點突變RoSBD的觀察結果本論文首先提出RoSBD改變澱粉醣形態時，其可能經歷不同階段的反應模式。

關鍵字

葡糖澱粉酶 ； 澱粉吸附區 ； 醣類吸附模組 ； 原子力顯微鏡

並列摘要

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並列關鍵字

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參考文獻

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