山东大学微生物技术国家重点实验室王禄山教授课题组在农林食品科学权威杂志发表封面文章

　　近日，王禄山教授课题组吴秀芸助理研究员在农林食品科学权威杂志《Journal of Agricultural and Food Chemistry》发表封面文章“Functional specificity of three α-arabinofuranosidases from different glycoside hydrolase families inAspergillus nigerAn76”。该论文是山东大学微生物技术国家重点实验室（研究院）与啤酒生物发酵工程国家重点实验室合作的重要成果，王禄山教授和青啤国重室余俊红研究员为共同通讯作者。

 

　　大麦种皮中含有大量的阿拉伯基木聚糖，阿拉伯糖基存在限制了木聚糖的高效降解转化。α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（Abf），是一大类去分枝酶，可以去除阿拉伯木聚糖的阿拉伯糖取代基，从而促进植物生物质中半纤维素的高效水解。基因组分析表明α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（Abf）存在多个糖苷水解酶家族中，虽最终产物都为阿拉伯糖，但不同家族族阿拉伯呋喃糖苷酶功能差异并未阐明。本研究利用定量转录分析、底物特异性分析、荧光辅助糖电泳（FACE）分析、高效液相色谱（HPLC）以及生物信息学分析的方法探究了代表性菌株Aspergillus nigerAn76中3个不同家族阿拉伯呋喃糖苷酶Abfs（AxhA、AbfB和AbfC，分别归属于GH62、GH54和GH51家族）底物特异性及其协同作用模式，并提出了黑曲霉An76可高效协同降解阿拉伯糖多糖的机制。

 

　　其中GH62家族的AxhA对小麦阿拉伯木聚糖的酶活性较高，可特异识别并结合带阿拉伯侧链的木聚糖主链，水解木聚糖上单取代的阿拉伯糖侧链，产物是阿拉伯糖。GH54家族的AbfB只特异性识别并结合阿拉伯糖侧链，不参加木聚糖主链的识别；可水解木聚糖主链上单取代的侧链也可水解双取代侧链中单个阿拉伯糖残基，从而产生阿拉伯糖产物，GH54家族还从非还原末端降解阿拉伯聚糖，形成阿拉伯糖产物。GH51家族AbfC对聚糖的降解能力较弱，对pNP-AraF的催化活性最高，说明其对阿拉伯取代木寡糖具有高活性。这些发现将有助于人们更好地认识木聚糖等半纤维素的微生物降解机理，为工农业生物质废弃物的高效高值转化提供理论与技术的支撑。

 

　　王禄山教授课题组长期从事木质纤维素的绿色高效高值生物转化相关工作，基于代表性工业菌株A. nigerAn76等，克隆表达并理性改选了GH10、GH11木聚糖主链降解酶，GH62、GH54、GH51家族的侧链降解酶（Front Microbiol 2018 9:430; Biotechnol Biofuels 2021 14（1）：118-130）；基于整合功能组学研究了嗜热真菌AA9-LPMO、AA3-CDH及其GH6、GH7家族CBH间的高效协同表达（Biotechnol Biofuels 2020 13:143）；嗜热放线菌GH18及GH19家族几丁质高效协同降解机制（Biotechnol Biofuels 2019 12:136），基于功能蛋白质组学分析新型嗜热丝状真菌和嗜热放线菌降解木质纤维素的协同机制研究（Front Microbiol 2020 11:539438）等；期望可为木质纤维素等生物质资源的高效降解转化提供全新工具酶库。

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