飼用酶工程團隊揭示雙功能果膠酶協同催化機理并用于高效生產甲酯化果膠寡糖

近日，中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所飼用酶工程創新團隊在抗生素替代品的開發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協同相互作用的方式高效降解果膠多糖的分子機制，并成功應用于指導生產具有抗菌活性的甲酯化果膠寡糖。相關研究成果發表在《清潔生產雜志（Journal of Cleaner Production）》（IF=9.297）。

在現代農業規模化、集約化及產業化發展過程中，農產品供給數量不斷增加，產品種類不斷豐富，以水果加工副產物（如水果渣）為代表的農業廢棄物排放量也呈現出快速增長的態勢。將蘋果渣、紅薯渣、橘皮、柚子皮、籽瓜皮等富含果膠類物質的食品加工副產物合理利用、變廢為寶，意義深遠。

為了保證果膠水解物的特異性，該研究采用結構生物學手段首先確定了雙結構域雙功能果膠甲酯酶/多聚半乳糖醛酸酶的催化機理，闡明了兩個結構域通過linker區連接以分子內協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。利用上述機理實現了抗生素替代品甲酯化果膠寡糖的高效生產。該研究為基于linker區的酶蛋白理性設計方法提供了一種全新視角，也為農業廢棄物資源再利用提供了重要工具。

牧醫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基金、國家自然科學基金、動物營養學國家重點實驗室和國家肉雞產業技術體系等項目的資助。

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