一周两篇！山东大学博士生第一作者在《PNAS》发表成果，取得细菌木质素降解多酶体系研究中的新进展
学术
2025-01-19 23:00
法国
近日，山东大学海洋研究院碳汇团队林璐教授课题组联合天津大学在期刊PNAS上发表了题为“The Pseudomonas ligninolytic catalytic network reveals the importance of auxiliary enzymes in the lignin biocatalysts”的研究论文。海洋研究院博士研究生梁丛颖为该论文第一作者，林璐教授为通讯作者，山东大学为第一署名单位。木质素作为地球上丰富的有机碳资源，其生物催化降解是实现以植物为基础的可持续碳经济的关键策略，对于应对全球气候变化具有重要意义。此过程依赖于木质素解聚酶与多种辅助酶之间的协同作用。尽管一些解聚酶已被深入研究，但对辅酶的理解仍处于初级阶段。一方面，辅酶不具备直接解聚木质素的能力；另一方面，辅酶种类繁多，这增加了识别辅酶成员和理解协同机制的难度，使得定向解聚木质素成为高值化利用木质素的一个挑战。目前，木质素的生物催化剂主要来源于真菌细胞，研究重点在于解聚酶与2-3种辅酶的随机组合，而细菌在木质素解聚中的潜力被忽视了。因此，从细菌细胞的整体视角探讨辅酶及其与解聚酶的协同催化机制，不仅有助于深化对细菌降解木质素的多酶系统的理解，还为木质素的高值化利用提供了技术支持。本文通过假单胞菌的全基因组水平全面分析了木质素解聚的酶促网络，详细解析了假单胞菌中与B型染料脱色过氧化物酶（DypB）协同工作的辅酶成员及其催化网络，并构建了一个能够定向解聚木质素的酶复合物，解决了当前酶解木质素再聚合的问题。此外，结合体外催化与体内代谢的优势，将酶复合物与底盘细胞系统结合使用，不仅扩大了可降解木质素官能团的范围，而且显著降低了木质素分子量，展示了广泛的生物催化效果。该研究表明细菌内部存在一个针对木质素的醌氧化还原系统，加深了我们对细菌木质素降解多酶系统的认识，并提出了一种环保、绿色且可持续的木质素降解生物催化方法。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）等项目的支持和资助，并为“海洋负排放国际大科学计划（ONCE）”作出贡献。![]()
