飼用酶工程團隊揭示雙功能果膠酶協(xié)同催化機理并用于高效生產(chǎn)甲酯化果膠寡糖

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所飼用酶工程創(chuàng)新團隊在抗生素替代品的開發(fā)方面取得新的重要進展，研究揭示了雙功能果膠酶以分子內(nèi)協(xié)同相互作用的方式高效降解果膠多糖的分子機制，并成功應(yīng)用于指導(dǎo)生產(chǎn)具有抗菌活性的甲酯化果膠寡糖。相關(guān)研究成果發(fā)表在《清潔生產(chǎn)雜志（Journal of Cleaner Production）》（IF=9.297）。

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)規(guī)模化、集約化及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中，農(nóng)產(chǎn)品供給數(shù)量不斷增加，產(chǎn)品種類不斷豐富，以水果加工副產(chǎn)物（如水果渣）為代表的農(nóng)業(yè)廢棄物排放量也呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。將蘋果渣、紅薯渣、橘皮、柚子皮、籽瓜皮等富含果膠類物質(zhì)的食品加工副產(chǎn)物合理利用、變廢為寶，意義深遠。

為了保證果膠水解物的特異性，該研究采用結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段首先確定了雙結(jié)構(gòu)域雙功能果膠甲酯酶/多聚半乳糖醛酸酶的催化機理，闡明了兩個結(jié)構(gòu)域通過linker區(qū)連接以分子內(nèi)協(xié)同相互作用的方式提高果膠底物水解效率的分子機理。甲酯化果膠寡糖作為主要的水解產(chǎn)物，對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均具有明顯的抗菌活性，最小抑菌濃度范圍為0.5-0.8毫克/毫升。利用上述機理實現(xiàn)了抗生素替代品甲酯化果膠寡糖的高效生產(chǎn)。該研究為基于linker區(qū)的酶蛋白理性設(shè)計方法提供了一種全新視角，也為農(nóng)業(yè)廢棄物資源再利用提供了重要工具。

牧醫(yī)所碩士研究生王勝和丁孫家為文章并列第一作者，黃火清研究員和涂濤副研究員為文章通訊作者。該研究得到北京市自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金、動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室和國家肉雞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項目的資助。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652621042761