动态公告
ANNOUNCEMENT
中心动态
当前位置: 首页  动态公告  中心动态
    中国海洋大学薛长湖、常耀光课题组发现糖苷水解酶新家族
    访问:11  日期:2020-11-21

    研究概述    

    内切-1,3-岩藻聚糖酶(EC 3.2.1.211)是岩藻聚糖研究的重要工具,但其基因不明确,成为限制该酶克隆表达与高效获取的瓶颈。针对上述问题,本研究融合比较转录组学筛选、分子生物学克隆表达、糖组学功能验证,从海洋微生物基因组中成功发掘出一条内切-1,3-岩藻聚糖酶基因,首次实现了内切-1,3-岩藻聚糖酶的异源表达与高效获取;基于该类酶序列与功能的新颖性,构建了一个全新的糖苷水解酶家族——糖苷水解酶第168家族(GH168)。该家族的建立为岩藻聚糖酶的研究建立了新起点,并有望为岩藻聚糖的研究与分子剪裁提供丰富工具。    


    研究背景    

    岩藻聚糖,也称为岩藻聚糖硫酸酯、岩藻多糖、褐藻糖胶,因其丰富的生理调节功能及良好的生物材料性能,近年来受到广泛关注,是多糖研究领域的热点。岩藻聚糖中的糖苷键主要包括α1,3岩藻糖苷键及α1,4岩藻糖苷键。岩藻聚糖酶是岩藻聚糖研究的核心工具酶,其中内切-1,4-岩藻聚糖酶(EC 3.2.1.212)作用于α1,4岩藻糖苷键,首条基因于2006年被解明,基于该基因糖苷水解酶家族GH107得以构建,目前已有8条内切-1,4-岩藻聚糖酶序列得到研究。内切-1,3-岩藻聚糖酶(EC 3.2.1.211)切割α1,3岩藻糖苷键,该类酶的野生型已发现超50年以上,但其基因至今未见报道,导致该类酶的克隆表达与高效获取无法实现。

    该研究从可利用多种岩藻聚糖的海洋细菌-Wenyingzhuangia fucanilytica CZ1127T的基因组出发,采用比较转录组学技术,筛选出岩藻聚糖诱导下显著上调表达的基因序列25条;对候选序列进行克隆表达获得蛋白,并以仅含α1,3-岩藻糖苷键的岩藻聚糖为底物,对蛋白潜在的α1,3-岩藻糖苷键水解活力进行验证,最终验证获得一条具有目标活力的酶,命名为FunA。    


    反应进程分析表明,FunA以随机内切的方式作用于岩藻聚糖。以超高效凝胶排阻色谱-质谱联用技术结合核磁共振分析,证明FunA特异性切割2-O-硫酸酯化与非硫酸酯化岩藻糖残基之间的α1,3糖苷键。FunA在甘油、甲醇及L-岩藻糖为受体的反应体系中展现出转糖基活性,提示其保持型的作用机制。定点突变实验表明D206与E264是FunA重要的活性功能位点。


    基于FunA序列开展生物信息学挖掘,并对其同源蛋白进行克隆表达与酶活验证,证实FunA的同源蛋白普遍具有内切-1,3-岩藻聚糖酶活性。因FunA及其同源蛋白不具有先前报道的糖苷水解酶家族催化域,且功能上具有新颖性,作者提议建立了一个全新的糖苷水解酶家族(CAZy编号为GH168)。    


    本研究第一作者为博士研究生申晶晶。经费来源:国家自然科学基金面上项目(31671883)、中央高校基本科研业务费专项(201941005)及教育部霍英东教育基金青年教授基金(171024)。