理性设计多型拟杆菌来源的新型乙酰酯酶（BTAxe1）以提高其底物特异性并增强活性

肠道菌群是人体重要的共生微生物，对于人体无法直接消化利用的膳食纤维等复杂多糖代谢至关重要。多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）是人体肠道内重要的碳水化合物降解细菌，是肠道中数量最多的细菌之一，能够将人体本身无法消化的大分子多糖降解为小分子糖类，影响宿主代谢机制，使得营养物质利用更加高效。在肠道中，乙酰木聚糖酯酶可以分解乙酰化的木聚糖生成短链脂肪酸——乙酸，有利于宿主发挥抗肥胖和抗糖尿病作用。在这项研究中，我们鉴定并表征了来自多形拟杆菌VPI 5482的29 kDa新型乙酰木聚糖酯酶BTAxe1。然后，我们解析了BTAxe1的结构并对其进行了理性设计。突变体 N65S 和 N65A 将短链底物（pNPA, pNPB）的活性增加到近四倍，并获得了对长链底物（pNPO）的活性。分子对接分析表明，突变型N65S具有比野生型更大的底物结合口袋。使用天然底物的水解研究表明，N65S或N65A显示出比野生型更高的活性，从木聚糖中产生了131.31和136.09 mM的乙酸。这是首次关于理性设计肠道细菌衍生乙酰木聚糖酯酶的研究，该乙酰木聚糖酯酶具有更宽的底物特异性和增强的活性，可供其他乙酰酯酶或肠道衍生酶参考。

该工作以补充封面形式发表于J. Agric. Food Chem.杂志上（IF：4.192），硕士生王璐瑶、韩雪为共同第一作者，孙丽超副研究员和辛凤姣研究员为共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划“食品营养及生物活性物质的健康功能作用研究”（2017YFD0400204）项目、国家自然科学基金（31700701和31801475），中央公益科研机构基础研究基金（S2020JBKY-13）和国家重点研究和发展计划“现代食品加工及食品储藏和运输技术和设备”（2017YFD0400204）的支持，感谢上海光源同步辐射中心（SSRF）和中国国家蛋白质科学中心清华大学分院为晶体学数据收集和处理提供了设施支持！

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.1c00750