FEBS Journal | 新发现——极端环境中超稳定的碳水化合物活性酶
推荐：江舜尧
编译：小鹿同学
编辑：十九
意大利那不勒斯菲里德里克第二大学Andrea Strazzulli等学者于2019年10月8日在生物学领域期刊The FEBS Journal发表题目为《Discovery of hyperstable carbohydrate-active enzymes through metagenomics of extreme environments》的文章，该研究通过宏基因组分析揭示了极端环境下古细菌中以前未知的碳水化合物活性酶（CAZymes），同时鉴定了GH5和GH109家族中的两个新酶，其在下一代生物炼制的应用前景中十分具有潜力，可以提供具有特异性的稳定糖苷水解酶底物。
文章摘要
在常规酶迅速变性的条件下，来自火山岩极端嗜热微生物的酶在蛋白适应和生物转化方面表现出有趣特性。极端微生物的培养艰难，这严重限制了研究者获得这类生物催化剂的机会。为了解决这个问题，研究者着手探索了来自阿尼亚诺（意大利那不勒斯）solfatara Pisciarelli的生物多样性，从而发现了具有极端嗜热特性的碳水化合物活性酶（CAZymes），并且描述了在这种环境下这类酶的特征。在本文中，作者报道了两个泥浆/水池中微生物的宏基因组分析结果，而这两个水池在温度和pH上具有明显差异（池1和池2分别是T=85℃，pH 5.5；T=92℃，pH 1.5）。经DNA深度测序和后续的计算机模拟分析，分别在池1和池2中得到14,934和17,652个完整的开放阅读框（ORFs）。它们只属于古细菌门Crenarcheaota中属水平上差异比较大的古细菌细胞和病毒，这反映了这两个池中温度和pH值之间的差异。令人惊讶的是，从水池1和2中分别获得的30%和60% reads都无法与核苷酸数据库中的序列匹配。而两个池中与碳水化合物代谢相关的基因分别占总数的15%和16%，同时池1和池2中分别包含278和308个假定碳水化合物活性酶（约占总ORFs的2.0%）。两个以前未知的古细菌碳水化合物活性酶的生化特征揭示了一种新的亚家族成员GH5-19β-甘露聚糖酶/β-1,3-葡聚糖酶，其半纤维素的特异性与采样地点周围的植被相关，以及一种新的NAD+依赖性GH109，其先前并没有被报道过具有β-N-乙酰氨基葡萄糖苷/β-葡萄糖苷的特性。
文中重要图片说明
图1 | solfatara Pisciarelli的采样地点。
图2 | solfatara Pisciarelli宏基因组的read组成。。
图3 | 通过CheckM验证集群完整性>20%的图示。
图4 | solfatara Pisciarelli宏基因组的KEGG分析。
图5 | 碳水化合物活性酶（CAZymes）的分布。
A：糖基转移酶类；B：糖苷水解酶和糖结合单元。
图6 | GH5-Pool2和GH109-Pool2的基因组环境。
图7 | GH5-Pool2的生化特征。
图8 | GH109-Pool2中添加剂和辅酶因子的影响。
A：不同添加剂对酶活的影响；B：GH109-Pool2的NAD+依赖性。
图9 | GH109-Pool2的生化特征。
你可能还喜欢
这些或许也适合你哦👇
微生态科研学术群期待与您交流更多微生态科研问题
（联系微生态老师即可入群）。