我校在木质素降解酶及其降解机理研究方面取得新进展

发布者:王利娥发布时间:2021-09-20浏览次数:40

近日,我校生命科学技术学院寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用省级重点实验室王伟东教授团队与上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室唐鸿志教授团队合作,在木质素的微生物降解方面取得了新的研究进展。

研究成果“Isolation and Characterization of a Novel Laccase LacZ1 for Lignin Degradation”发表于微生物学权威期刊《Applied and Environmental Microbiology》,我校硕士研究生张炜然和上海交通大学王伟伟博士为共同第一作者,王伟东教授与唐鸿志教授为通讯作者,黑龙江八一农垦大学为第一单位。

漆酶LacZ1的木质素降解

木质素是一种复杂的天然有机聚合物,是木质纤维素的主要成分之一。由于木质素难以降解,木质纤维素的有效利用受到限制。该研究从高温木质纤维素降解复合菌系WSC-6的宏转录组数据中筛选出了一个编码漆酶的基因片段。RT-qPCR结果表明,该基因的表达量在木质纤维素降解过程中显著升高。系统发育树分析表明,该基因所编码蛋白来源于复合菌系WSC-6中的芽孢杆菌。纯化后的漆酶LacZ1最适温度为75,最适pH为4.5,酶活力最高可达16.39 U/mg。同时发现Cu2+是漆酶LacZ1 具有酶活性所需的重要辅助因子。通过凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振氢谱(1H NMR)、气相色谱质谱联用(GC-MS)等技术分析了木质素在降解过程中的分子量分布、结构变化及代谢产物,推测出了三种木质素降解途径(龙胆酸途径、苯甲酸途径和原儿茶酸途径)。该研究揭示了一种新型高温细菌漆酶降解木质素的理化性质及代谢特性,为木质纤维素资源的高效利用提供了潜在的应用价值。


木质素在漆酶LacZ1作用下的推测的代谢途径

以上工作受到了黑龙江省自然科学基金重点项目(ZD2018005)、国家重点研究发展计划(2018YFD0800906-03)、微生物代谢国家重点实验室开放基金(MMLKF21-04)、粮食副产物加工与利用教育部工程中心建设项目、黑龙江省高校科技创新团队计划(2012TD006)黑龙江农垦总局研发计划(HKKY190404)、黑龙江八一农垦大学科研团队与平台支持计划(TDJH201809)、黑龙江八一农业大学研究生创新研究项目(YJSCX2018-Y58)的资助。