20190924周二

Wenyingzhuangia fucanilytica CZ1127T产新型紫菜多糖酶的克隆表达及性质研究：一种降解紫菜多糖的工具酶

J. Agric. Food Chem. (IF: 3.571, 1区)

研究目的

本研究从基因组出发，挖掘获取紫菜多糖酶，并阐明其作用方式，为紫菜多糖这一重要藻类多糖的酶解及分子剪裁提供工具酶。

研究特色

本研究利用糖组学策略，巧妙结合紫菜多糖异质性结构的化学本质，成功解析了紫菜多糖酶的精细作用位点。糖组学是组学研究领域的新兴方向，以糖组即样品中所有糖分子的集合为研究对象。本研究借助糖组学的思维，利用SEC-MS技术高通量检测了产物的糖组信息，简化了传统糖苷水解酶作用方式研究中“产物分离-组分鉴定-作用方式判断”的繁琐技术流程，破解了低丰度产物组分在分离过程中被遗漏导致作用方式结论不完整、不精细的技术难题，实现了对糖苷水解酶亚位点特异性的准确判断。

研究背景

紫菜在世界范围内被广泛食用，具有重要的经济价值。紫菜多糖（porphyran）是紫菜的主要多糖成分，含量可高达紫菜干重的40%。研究已充分表明紫菜多糖及其降解产物能够发挥一系列的生理调节功能，是潜在的功能食品功能因子。紫菜多糖酶（porphyranase，EC 3.2.1.178）可降解紫菜多糖中的糖苷键，目前仅有四条紫菜多糖酶基因被报道，且紫菜多糖酶的生化性质尚未被阐明。

研究结果

本研究从海洋微生物基因组出发，通过生物信息学分析，挖掘得到一条新颖的紫菜多糖酶序列（命名为Por16A_Wf），并实现了克隆表达。Por16A_Wf的理论分子量为42.9 kDa，最适反应温度为40 °C，最适反应pH为6.0，Vmax为17.54 U/mg。作用方式研究表明，该酶为随机型内切酶，其最小产物为二糖；Por16A_Wf的-1位点严格识别3位连接的β-d-半乳糖（3-linked β-d-galactopyranose，G）；+1位点严格识别4位连接的α-l-半乳糖-6硫酸酯（4-linked α-l-galactopyranose-6-sulfate，L6S）残基；-2位点除识别L6S外，还可以容受3,6-α-l-内醚半乳糖（4-linked 3,6-anhydro-α-l-galactopyranose，LA）残基；+2位点能够容受甲基化的β-d-半乳糖（3-linked methyl-β-d-galactopyranose，GMe）。

研究意义

以Por16A_Wf为代表揭示了紫菜多糖酶类的生化性质，并为紫菜多糖的分子剪裁提供了作用方式清晰的新工具，有望对紫菜多糖的深入研究以及紫菜资源的高值化利用产生推动作用。

本研究第一作者为硕士研究生张玉莹，通讯作者为常耀光。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）。

原文链接

Zhang, Y.; Chang, Y.; Shen, J.; Xue, C. Expression and Characterization of a Novel β-Porphyranase from Marine Bacterium Wenyingzhuangia fucanilytica: A Biotechnological Tool for Degrading Porphyran. J. Agr. Food Chem. 2019, 67, 9307-9313.

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b02941

学者简介

薛长湖

薛长湖 博士，教授，博导，“泰山学者攀登计划”岗位专家，现任中国海洋大学食品科学与工程学院院长，山东省海洋食品示范工程技术研究中心主任。2004年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，2011年入选教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队，2012年被授予“全国优秀科技工作者”称号，2015年入选国家百千万人才工程。兼任国务院第七届食品科学与工程学科评议组成员、中国水产学会常务理事、中国水产学会水产品加工和综合利用分会主任委员等职务。长期致力于水产品加工的基础理论、关键技术和工程化应用研究。发表SCI收录论文300余篇，是农业和生物科学领域中国高被引学者之一；主编出版学术著作4部，获授权发明专利66件；以第一完成人获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖2项、技术发明二等奖1项、科技进步二等奖1项。

常耀光

常耀光 博士，副教授，博导，现任中国海洋大学食品科学与工程学院副院长。入选首批中国科协“青年人才托举工程”。研究工作以生物大分子尤其是多糖为着力点，综合运用多组学、生物信息学、现代仪器分析、特色工具酶等技术手段，解决水产化学及水产食品原料学领域的关键基础科学问题，进而开发新型、高品质海洋食品。主持国家自然科学基金面上项目2项、国家自然科学基金青年项目1项、教育部博士点基金1项。是山东省“泰山学者”团队、教育部“长江学者创新团队”、 教育部“黄大年式教学团队”成员，青岛海洋科学与技术试点国家实验室固定成员。获山东省科学技术奖一等奖1项。