通常認(rèn)為，CBMs（carbohydrate-binding modules，碳水化合物結(jié)合模塊）與多糖底物結(jié)合，能通過定向效應(yīng)與鄰近效應(yīng)提高酶的催化能力。研究人員已對(duì)CBMs開展了大量研究，但是其對(duì)糖苷水解酶催化特性和熱穩(wěn)定性
影響，仍未有明確結(jié)論。
近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物資源團(tuán)隊(duì)李福利研究員團(tuán)隊(duì)與山東大學(xué)王祿山教授團(tuán)隊(duì)合作，以來源于極端嗜熱厭氧菌Caldicellulosiruptor sp. F32的糖苷水解酶（glycoside hydrolase，GH）11家族木聚糖酶和GH10家族木聚糖酶作為研究對(duì)象，系統(tǒng)分析了CBMs對(duì)木質(zhì)纖維素酶熱穩(wěn)定性的影響，提出并豐富了多模塊纖維素酶熱適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制。相關(guān)成果于近日 在線發(fā)表在Appl Environ Microbiol（Meng, et al, Appl Environ Microbiol, 2015, 81(6): 2006-2014）。
研究發(fā)現(xiàn)，CBMs對(duì)木聚糖酶熱穩(wěn)定性具有決定性作用。GH11家族木聚糖酶CBMs缺失，導(dǎo)致蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性提高，而GH10家族木聚糖酶CBMs缺失則降低酶的熱穩(wěn)定性。通過同源建模及等溫滴定量熱實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，木聚糖酶的耐熱性不僅取決于單個(gè)模塊的性質(zhì)，還取決于蛋白質(zhì)內(nèi)的模塊間相互作用；進(jìn)一步通過化學(xué)交聯(lián)法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該推斷，證明模塊間是否存在相互作用決定了CBMs對(duì)木聚糖酶熱穩(wěn)定性的影響。
通過分析多個(gè)GH10和GH11家族木聚糖酶的Linker序列，發(fā)現(xiàn)GH11家族木聚糖酶linker具有高絲氨酸和蘇氨酸含量，或脯氨酸含量。因此，linker具有強(qiáng)剛性，導(dǎo)致蛋白采取伸展構(gòu)象，從而決定了GH11家族木聚糖酶不具有模塊間相互作用。多模塊糖苷水解酶熱穩(wěn)定性是氨基酸序列及模塊間非共價(jià)相互作用共同進(jìn)化的結(jié)果，蛋白質(zhì)整體結(jié)構(gòu)上的剛性和催化中心柔性之間的平衡，共同決定了酶的熱穩(wěn)定性。
上述研究獲得了科技部973計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。
原文鏈接：
http://aem.asm.org/content/early/2015/01/05/AEM.03677-14.abstract
