植物细胞壁消化酶/降解酶（Cell wall-degrading Enzymes）专题

（植物原生质体制备/纤维素酶/果胶酶/离析酶/崩溃酶）

专题关键词：

CWDE (Cell wall-degrading enzyme) 细胞壁消化酶/降解酶；Protoplasts 原生质体；Yakult Pharmaceutical 日本；CELLULASE R-10 纤维素酶R-10；Macerozyme R-10 离析酶R-10；Pectolase Y-23 果胶酶Y-23；Sigma；Driselase 崩溃酶；

背景介绍：

原生质体（Protoplast）是指植物细胞去掉细胞壁后的裸露部分，体外培养条件下，具有以下功能：1）具全能型，可再生细胞壁，进行连续的细胞分裂且能再生成完整植株的能力；2）具摄取外源大分子、细胞器，以及细菌、病毒的能力，从而原生质体是进行遗传操作，基因转移的良好材料；3）通过同种和异种植物的原生质体融合，可产生异核体，实现体细胞杂交，从而培育出具有抗病原或更高产量的新品种。原生质体在细胞生物学、遗传学、植物生理学、甚至分子生物学基础研究方面，都发挥着极其重要的作用。

制备方法：

原生质体（Protoplast）可通过机械的人工操作，或酶解法来制备。自1960年英国科学家Cocking第一次使用酶法大量制备原生质体后，酶解法：温柔消化，操作简单，良好维持原生质体完整性的特点，使其成为主流方法。

酶解法主要根据植物细胞壁的结构特征来选择合适的酶进行处理【见图1，植物细胞质膜和细胞壁结构】。 

植物细胞被一层坚韧、半渗透性的细胞壁环绕，其细胞壁主要由多糖构成，还含一些蛋白和脂质。构成细胞壁的多糖主要有三种，1）纤维素（cellulose）：由β-(1,4)-D-吡喃葡萄糖基单元构成的一无分枝状聚合物，与微纤维素的形成相关，微纤维素通过半纤维素来实现交联；2）半纤维素（Hemicellulose）：结构上与纤维素具同源性的分枝状多糖，因其含β-(1,4)-D-吡喃木糖苷单元构成的骨架。许多初级细胞壁中占比最大的半纤维素是木葡聚糖，其他发现于初级和次级细胞壁的还包括：葡糖醛酸木聚糖、阿拉伯木聚糖、葡甘露聚糖和半乳糖甘露聚糖。半纤维素这一交联结构包埋在果胶基质内；3）果胶（pectin）：多糖复合物家族，所有都包含α-(1,4)-D-半乳糖醛酸骨架，可被随机乙酰化和甲基化。目前为止，有三种果胶多糖亚类得以鉴定（Homogalacturonans，rhamnogalacturonans和substituted galacturonans）。

消化酶类型和基本参数：

根据植物细胞壁的结构，则使用以下几种酶可完全有效的消化细胞壁，制备原生质体。

1）纤维素酶（Cellulase）

纤维素酶通常是一些酶混合物，含高纤维素酶活性，以及一些半纤维素酶活性。这些酶复合物能够降解纤维素、甘露聚糖、木聚糖、半乳甘露聚糖、果胶和其他多糖。

2）崩溃酶（Driselase）

崩溃酶（Driselase, from Basidiomycetes Sp.，CAS NO.85186-71-6），来源于担子菌的一种水解细胞壁的复合酶，含昆布多糖酶，木聚糖酶，纤维素酶，半纤维素酶，果胶酶等，非常适合消化植物细胞壁以制备原生质体。

3）Macerozyme R-10（归类于Macerating enzyme离析酶）

离析酶R-10（Macerozyme R-10，CAS NO.9032-75-1），来源根霉属菌（Rhizopus sp.）的一种离析酶，含高果胶酶和半纤维素酶活性，可用来降解植物组织以分离单细胞。常与纤维素酶R-10联合使用以制备植物原生质体。

离析酶R-10是多功能酶复合物，含以下特征：

酶活性：>3,000 U/g

果胶酶：0.5 U/mg 
纤维素酶：0.1 U/mg 

半纤维素酶：0.25 U/mg

最佳工作pH：3.5 - 7.0

最佳工作温度：40℃-50℃

溶解性：1mg/ml in 0.1M醋酸钠缓冲液，pH 4.5

4）Pectolase Y-23（归类于Macerating enzyme离析酶）

果胶酶Y-23（Pectolase Y-23），来源于曲霉菌Aspergillus japonicus的一种高度纯化的离析酶，包含两种类型的果胶酶，比如：endo-polygalacturonase（EC. 3.2.1.15）和endo-pectin lyase，高活性。另外，还含浸润刺激因子，通过两种果胶酶活性能显著刺激组织浸润发生。

果胶酶Y-23（Pectolase Y-23）能从广泛的高等植物和组织中分离具生理活性的原生质体。

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品牌故事：

日本国株式会社Yakult本社（YAKULT HONSHA CO., LTD）创业于1935年，设立于1955年4月9日，至今拥有70多年生产和销售发酵型乳制品的历史，是世界上知名的生产和销售发酵型活性乳酸菌乳饮品的制造商之一。Yakult集团下属共有40多个子公司。其中，Yakult Pharmaceutical Industry Co., Ltd.主要生产酶，低聚半乳糖等，其提供的纤维素酶，离析酶及果胶酶受到全世界科研工作者的亲睐。不仅提供实验研究级别，还提供工业级别的消化酶。我司提供的为科研级别的CELLULASE "ONOZUKA"R-10，Cellulase “Onozuka” RS，Macerozyme R-10和Pectolase Y-23。

注意事项

为了您的安全和健康，请穿实验服并戴一次性手套操作。

 — —Written/Edited by V. Shallan【版权归MKBio懋康所有】

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