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    念珠藻麥芽寡糖苷海藻糖合成酶及水解酶之選殖、表現及特性分析
    (2011) 杜欣宜; Hsin-Yi Tu
    海藻糖是由兩個葡萄糖中間以α,α-1,1-糖苷鍵結的非還原性雙醣類。海藻糖廣泛存在於植物、昆蟲、酵母菌及細菌中。海藻糖可以保護生物體抵抗各種壓力，例如冷、熱、乾燥等。海藻糖可以應用在許多方面，例如當作食品的甜味劑、防腐劑、穩定劑、使用在化妝品或藥品。在工業生產海藻糖，可以利用maltooligosyltrehalose synthase (MTS) 和 maltooligosyltrehalose trehalohydrolase (MTH) 酵素系統，將低價的澱粉轉化為高價的海藻糖以降低成本。原核生物的藍綠菌Cyanobacteria Nostoc可以生長在極端的環境下，並且在乾燥的狀況下細胞可以累積海藻糖。在Nostoc punctiforme IAM M-15 及 Nostoc flagelliforme已被證明了在乾燥的壓力下，MTS及MTH的RNA表現量會增加。因此，推測Nostoc在乾燥的壓力下，MTS和MTH會參與反應以促進海藻糖的合成，提升細胞內海藻糖的濃度，以度過乾燥的環境。2001年，Nostoc punctiforme PCC 73102的完整基因體序列已經被定序，但它的MTS和MTH性質尚未被研究。除此之外，我們由台灣的烏來採集了Nostoc sphaeroides當作研究對象。本論文由Nostoc punctiforme PCC 73102 (NP) 及 Nostoc sphaeroides選殖MTS及MTH的基因，並以大腸桿菌表達重組酵素。並針對NPMTS作生化特性之分析，NPMTS重組酵素的最適溫度為30℃，最適pH值為8。NPMTS放置在10~30℃ 1小時酵素仍可維持穩定。額外加入1 mM的Ca2+、K+、Mg2+、Na+或Mn2+離子可略為增加NPMTS的活性，然而添加Cu2+及Zn2+離子則會抑制酵素活性。NPMTS以maltohexaose當受質時的轉糖活性較使用maltopentaose、maltotetraose、maltotriose和amylase高。然而，當使用maltotriose當受質時，NPMTS之水解活性會升高。NPMTS使用maltohexaose當作受質時的Km為57.9 mM，Vmax為1.9 U/mg. 以上結果闡述了此麥芽寡糖苷海藻糖合成酶之特性，並提供未來在生物技術的應用上，改進NPMTS的線索。