饲用酶工程团队揭示双功能果胶酶协同催化机理并用于高效生产甲酯化果胶寡糖

近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所饲用酶工程创新团队在抗生素替代品的开发方面取得新的重要进展，研究揭示了双功能果胶酶以分子内协同相互作用的方式高效降解果胶多糖的分子机制，并成功应用于指导生产具有抗菌活性的甲酯化果胶寡糖。相关研究成果发表在《清洁生产杂志（Journal of Cleaner Production）》（IF=9.297）。

在现代农业规模化、集约化及产业化发展过程中，农产品供给数量不断增加，产品种类不断丰富，以水果加工副产物（如水果渣）为代表的农业废弃物排放量也呈现出快速增长的态势。将苹果渣、红薯渣、橘皮、柚子皮、籽瓜皮等富含果胶类物质的食品加工副产物合理利用、变废为宝，意义深远。

为了保证果胶水解物的特异性，该研究采用结构生物学手段首先确定了双结构域双功能果胶甲酯酶/多聚半乳糖醛酸酶的催化机理，阐明了两个结构域通过linker区连接以分子内协同相互作用的方式提高果胶底物水解效率的分子机理。甲酯化果胶寡糖作为主要的水解产物，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有明显的抗菌活性，最小抑菌浓度范围为0.5-0.8毫克/毫升。利用上述机理实现了抗生素替代品甲酯化果胶寡糖的高效生产。该研究为基于linker区的酶蛋白理性设计方法提供了一种全新视角，也为农业废弃物资源再利用提供了重要工具。

牧医所硕士研究生王胜和丁孙家为文章并列第一作者，黄火清研究员和涂涛副研究员为文章通讯作者。该研究得到北京市自然科学基金、国家自然科学基金、动物营养学国家重点实验室和国家肉鸡产业技术体系等项目的资助。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652621042761