近日，王祿山教授課題組吳秀蕓助理研究員在農林食品科學權威雜志《Journal of Agricultural and Food Chemistry》發表封面文章“Functional specificity of three α-arabinofuranosidases from different glycoside hydrolase families inAspergillus nigerAn76”。該論文是山東大學微生物技術國家重點實驗室（研究院）與啤酒生物發酵工程國家重點實驗室合作的重要成果，王祿山教授和青啤國重室余俊紅研究員為共同通訊作者。
大麥種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轉化。α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（Abf），是一大類去分枝酶，可以去除阿拉伯木聚糖的阿拉伯糖取代基，從而促進植物生物質中半纖維素的高效水解。基因組分析表明α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（Abf）存在多個糖苷水解酶家族中，雖最終產物都為阿拉伯糖，但不同家族族阿拉伯呋喃糖苷酶功能差異并未闡明。本研究利用定量轉錄分析、底物特異性分析、熒光輔助糖電泳（FACE）分析、高效液相色譜（HPLC）以及生物信息學分析的方法探究了代表性菌株Aspergillus nigerAn76中3個不同家族阿拉伯呋喃糖苷酶Abfs（AxhA、AbfB和AbfC，分別歸屬于GH62、GH54和GH51家族）底物特異性及其協同作用模式，并提出了黑曲霉An76可高效協同降解阿拉伯糖多糖的機制。
其中GH62家族的AxhA對小麥阿拉伯木聚糖的酶活性較高，可特異識別并結合帶阿拉伯側鏈的木聚糖主鏈，水解木聚糖上單取代的阿拉伯糖側鏈，產物是阿拉伯糖。GH54家族的AbfB只特異性識別并結合阿拉伯糖側鏈，不參加木聚糖主鏈的識別；可水解木聚糖主鏈上單取代的側鏈也可水解雙取代側鏈中單個阿拉伯糖殘基，從而產生阿拉伯糖產物，GH54家族還從非還原末端降解阿拉伯聚糖，形成阿拉伯糖產物。GH51家族AbfC對聚糖的降解能力較弱，對pNP-AraF的催化活性最高，說明其對阿拉伯取代木寡糖具有高活性。這些發現將有助于人們更好地認識木聚糖等半纖維素的微生物降解機理，為工農業生物質廢棄物的高效高值轉化提供理論與技術的支撐。
王祿山教授課題組長期從事木質纖維素的綠色高效高值生物轉化相關工作，基于代表性工業菌株A. nigerAn76等，克隆表達并理性改選了GH10、GH11木聚糖主鏈降解酶，GH62、GH54、GH51家族的側鏈降解酶（Front Microbiol 2018 9:430; Biotechnol Biofuels 2021 14（1）：118-130）；基于整合功能組學研究了嗜熱真菌AA9-LPMO、AA3-CDH及其GH6、GH7家族CBH間的高效協同表達（Biotechnol Biofuels 2020 13:143）；嗜熱放線菌GH18及GH19家族幾丁質高效協同降解機制（Biotechnol Biofuels 2019 12:136），基于功能蛋白質組學分析新型嗜熱絲狀真菌和嗜熱放線菌降解木質纖維素的協同機制研究（Front Microbiol 2020 11:539438）等；期望可為木質纖維素等生物質資源的高效降解轉化提供全新工具酶庫。
日期：2022-05-05
大麥種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轉化。α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（Abf），是一大類去分枝酶，可以去除阿拉伯木聚糖的阿拉伯糖取代基，從而促進植物生物質中半纖維素的高效水解。基因組分析表明α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（Abf）存在多個糖苷水解酶家族中，雖最終產物都為阿拉伯糖，但不同家族族阿拉伯呋喃糖苷酶功能差異并未闡明。本研究利用定量轉錄分析、底物特異性分析、熒光輔助糖電泳（FACE）分析、高效液相色譜（HPLC）以及生物信息學分析的方法探究了代表性菌株Aspergillus nigerAn76中3個不同家族阿拉伯呋喃糖苷酶Abfs（AxhA、AbfB和AbfC，分別歸屬于GH62、GH54和GH51家族）底物特異性及其協同作用模式，并提出了黑曲霉An76可高效協同降解阿拉伯糖多糖的機制。
其中GH62家族的AxhA對小麥阿拉伯木聚糖的酶活性較高，可特異識別并結合帶阿拉伯側鏈的木聚糖主鏈，水解木聚糖上單取代的阿拉伯糖側鏈，產物是阿拉伯糖。GH54家族的AbfB只特異性識別并結合阿拉伯糖側鏈，不參加木聚糖主鏈的識別；可水解木聚糖主鏈上單取代的側鏈也可水解雙取代側鏈中單個阿拉伯糖殘基，從而產生阿拉伯糖產物，GH54家族還從非還原末端降解阿拉伯聚糖，形成阿拉伯糖產物。GH51家族AbfC對聚糖的降解能力較弱，對pNP-AraF的催化活性最高，說明其對阿拉伯取代木寡糖具有高活性。這些發現將有助于人們更好地認識木聚糖等半纖維素的微生物降解機理，為工農業生物質廢棄物的高效高值轉化提供理論與技術的支撐。
王祿山教授課題組長期從事木質纖維素的綠色高效高值生物轉化相關工作，基于代表性工業菌株A. nigerAn76等，克隆表達并理性改選了GH10、GH11木聚糖主鏈降解酶，GH62、GH54、GH51家族的側鏈降解酶（Front Microbiol 2018 9:430; Biotechnol Biofuels 2021 14（1）：118-130）；基于整合功能組學研究了嗜熱真菌AA9-LPMO、AA3-CDH及其GH6、GH7家族CBH間的高效協同表達（Biotechnol Biofuels 2020 13:143）；嗜熱放線菌GH18及GH19家族幾丁質高效協同降解機制（Biotechnol Biofuels 2019 12:136），基于功能蛋白質組學分析新型嗜熱絲狀真菌和嗜熱放線菌降解木質纖維素的協同機制研究（Front Microbiol 2020 11:539438）等；期望可為木質纖維素等生物質資源的高效降解轉化提供全新工具酶庫。
日期：2022-05-05
