近日，王祿山教授課題組吳秀蕓助理研究員在農(nóng)林食品科學(xué)權(quán)威雜志《Journal of Agricultural and Food Chemistry》發(fā)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(xué)微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（研究院）與啤酒生物發(fā)酵工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作的重要成果，王祿山教授和青啤國(guó)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(zhuǎn)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(jìn)植物生物質(zhì)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(gè)糖苷水解酶家族中，雖最終產(chǎn)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(zhuǎn)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(xué)分析的方法探究了代表性菌株Aspergillus nigerAn76中3個(gè)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(xié)同作用模式，并提出了黑曲霉An76可高效協(xié)同降解阿拉伯糖多糖的機(jī)制。

 

　　其中GH62家族的AxhA對(duì)小麥阿拉伯木聚糖的酶活性較高，可特異識(shí)別并結(jié)合帶阿拉伯側(cè)鏈的木聚糖主鏈，水解木聚糖上單取代的阿拉伯糖側(cè)鏈，產(chǎn)物是阿拉伯糖。GH54家族的AbfB只特異性識(shí)別并結(jié)合阿拉伯糖側(cè)鏈，不參加木聚糖主鏈的識(shí)別；可水解木聚糖主鏈上單取代的側(cè)鏈也可水解雙取代側(cè)鏈中單個(gè)阿拉伯糖殘基，從而產(chǎn)生阿拉伯糖產(chǎn)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(chǎn)物。GH51家族AbfC對(duì)聚糖的降解能力較弱，對(duì)pNP-AraF的催化活性最高，說明其對(duì)阿拉伯取代木寡糖具有高活性。這些發(fā)現(xiàn)將有助于人們更好地認(rèn)識(shí)木聚糖等半纖維素的微生物降解機(jī)理，為工農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物的高效高值轉(zhuǎn)化提供理論與技術(shù)的支撐。

 

　　王祿山教授課題組長(zhǎng)期從事木質(zhì)纖維素的綠色高效高值生物轉(zhuǎn)化相關(guān)工作，基于代表性工業(yè)菌株A. nigerAn76等，克隆表達(dá)并理性改選了GH10、GH11木聚糖主鏈降解酶，GH62、GH54、GH51家族的側(cè)鏈降解酶（Front Microbiol 2018 9:430; Biotechnol Biofuels 2021 14（1）：118-130）；基于整合功能組學(xué)研究了嗜熱真菌AA9-LPMO、AA3-CDH及其GH6、GH7家族CBH間的高效協(xié)同表達(dá)（Biotechnol Biofuels 2020 13:143）；嗜熱放線菌GH18及GH19家族幾丁質(zhì)高效協(xié)同降解機(jī)制（Biotechnol Biofuels 2019 12:136），基于功能蛋白質(zhì)組學(xué)分析新型嗜熱絲狀真菌和嗜熱放線菌降解木質(zhì)纖維素的協(xié)同機(jī)制研究（Front Microbiol 2020 11:539438）等；期望可為木質(zhì)纖維素等生物質(zhì)資源的高效降解轉(zhuǎn)化提供全新工具酶庫(kù)。