右旋糖酐酶(Dextranase;E.C.3.2.1.11)可特异性降解右旋糖酐中的α-1,6糖苷键,是一种广泛应用于食品及医药领域中的重要生物酶材料。右旋糖酐酶法具有绿色环保、操作简单、高度专一性等优点,在蔗糖的生产过程中可解决大分子量右immune efficacy旋糖酐的污染,提高蔗糖的质量;在食品及医药领域中,可用于可控化生产特定分子量的右旋糖酐,是蔗糖全产业链优化升级的有效手段之一;在医疗领域中,可用于预防及治疗龋齿。课题组前期筛选了产右旋糖酐酶(PC-Edex)的Penicillium cyclopium CICC-4022,本论文进一步优化了产酶条件,对筛选得到的P.cyclopium CICC-4022所产的PC-Edex结构和活性位点等功能进一步研究,探索PC-Edex与右旋糖酐分子的相互作用机制,为解析酶降解右旋糖酐过程机理及酶解调控获得一定分子量右旋糖酐有效技术手段提供理论和实践。主要内容如下:优化P.cyclopium CICC-Taurine4022在2.5 L发酵罐中发酵产PC-Edex条件,酶活由14.67 U/m L提高至144.89 U/m L,提高了9.88倍。P.cyclopium CICC-4022发酵过程为生长偶联型。采用二级切向膜过滤法纯化PC-Edex酶液,纯化倍数为3.68,回收率为62.52%,比活力达11479.66 U/mg。基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪分析表明PC-Edex的分子量为66.83 k Da。PC-Edex的最适温度为60℃,最适p H为5.0,PC-Edex在45-50℃、p H 3.0-7.0时稳定性较好。PC-Edex可特异性降解α-1,6糖苷键,对β-1,2和β-1,4糖苷键无催化作用,最适底物为右旋糖酐-T70,亲和性最强的底物为右旋糖酐-T2000。K~+、Na~+、NH_4~+、Tris、Urea等都有助于促进PC-Edex活性,Ni~(2+)、Zn~(2+)、Co~(2+)、Fe~(2+)、EDTA等抑制效果随着浓度的增加而增加,Cu~(2+)抑制作用最强。采用第三代测序技术首次对P.cyclopium CICC-4022进行了全基因组测序,并对其蛋白CP-690550编码基因进行功能注释,结果表明,P.cyclopium CICC-4022的生命活动较强,具有丰富的碳水化合物的运输和代谢功能,其中大多数蛋白酶以糖酐水解酶为主。本研究成功注释得到了一个GH49族的右旋糖酐酶(PC-scaffold4.t4),可作用于糖苷键,水解O-糖基化合物。采用同源性建模得到了PC-Edex的空间结构,通过分子对接及分子动力学的方法得到PC-Edex与右旋糖酐的结合位点及结合自由能,其中范德华力与静电相互作用能为主要驱动力,极性溶剂自由能不利于右旋糖酐与PC-Edex的结合。PHE402具有疏水相互作用,ASP447为亲核试剂,二者均为关键部位的活性位点。通过优化后的实验条件可实现对高分子量右旋糖酐的重均分子量(Mw)及分子量分布(Mw/Mn)的调控。基于Malhotra模型可实现PC-Edex降解大分子量右旋糖酐至系列低分子量右旋糖酐的调控,得到分子量低于10 k Da的右旋糖酐,并且分子量分布均匀,小于10k Da分子量片段质量分数可达到94.56%以上,降解率可达到98.96%以上。酶解过程中右旋糖酐的外观形貌未产生变化,基于Mark-Houwink方程及Einstein方程说明右旋糖酐的在水溶液中的链构象处于偏球形构象。SEM及AFM也表明酶解后右旋糖酐仍为近球形结构,由于氢键的作用,大分子量的右旋糖酐的聚集形态更强。酶解后右旋糖酐的分子结构未发生变化,TG表明酶解后右旋糖酐的热稳定性没有变化,NMR(~1H及~(13)C)与FI-TR表明酶解后右旋糖酐依旧以α-1,6糖苷键为主链。本研究提供了酶法生产低分子量右旋糖酐的技术手段,并在分子水平上探究了PC-Edex与右旋糖酐的作用模式,为后续的工业生产及研究提供数据支撑。