我科學家發現纖維素降解新機制

近日，山東農業大學李多川教授課題組在研究中發現了纖維素氧化降解的新機制，首次鑒定出多糖單加氧酶可以氧化降解纖維素分子結構中的碳6位，為提高纖維素利用率提供了新途徑。該成果發表在國際生物能源領域權威期刊《生物燃料的生物技術》上。

纖維素是構成植物細胞壁的重要組分，是地球上最豐富的可再生資源之一。它可被纖維素酶降解為葡萄糖，而葡萄糖經發酵可產生乙醇，作為生物新能源燃料使用。但秸稈、木材等原料中的木質纖維素由於分子間結合緊密，很難通過纖維素酶降解，而化學降解方法的能耗和成本都非常高。近幾年有學者研究表明，多糖單加氧酶可作用於木質纖維素的碳1和碳4位，從而氧化降解木質纖維素，同時它還與其他纖維素酶協同作用，提高對木質纖維素的降解效率。

李多川課題組從嗜熱毛殼菌中分離出一種多糖單加氧酶，並將其命名為嗜熱毛殼菌多糖單加氧酶（CtPMO1）。該課題組利用自己建立的溴氧化—飛行質譜法，也就是酶解產物經飽和溴水氧化后直接進行飛行質譜分析，高效鑒定出了嗜熱毛殼菌多糖單加氧酶對木質纖維素氧化降解后的產物，証明了它不僅氧化纖維素的碳1和碳4位，而且氧化碳6位。他們通過進一步的研究，証明嗜熱毛殼菌多糖單加氧酶與纖維素結合處的3個芳香族氨基酸殘基參與了氧化降解過程。

課題組認為，對於生物燃料領域而言，科學家可以根據這一研究成果，研究針對碳6位的高效降解方式，以提高木質纖維素的利用效率。在生物學研究領域，通過該成果可以推斷纖維素碳6位經氧化降解后的產物進一步分解，產生含有葡萄糖醛酸苷的纖維寡糖，而這種纖維寡糖可在多糖裂解酶、β-葡萄糖醛酸苷酶和葡萄糖苷酶作用下，降解為葡萄糖和相應的有機酸，被生物體細胞代謝后利用。（王延斌 郭翠華 陳宸）