嗜酸乳杆菌阿魏酸酯酶的定向进化及其在阿魏酸生产中的应用

人嗜酸乳杆菌作为人类胃肠道中主要的益生菌之一，具有预防腹泻、激活免疫系统、抗肠道疾病炎症等作用，在食品工业中具有广泛的应用。嗜酸乳杆菌分泌的阿魏酸酯酶可酶解半纤维素释放阿魏酸。本研究通过基因挖掘获得肠道来源嗜酸乳杆菌阿魏酸酯酶基因（faeLac）并进行异源表达，经过分离纯化分别得到两种聚集状态的蛋白，其中FAELac二聚体形式的催化活力是高聚体的37倍。为了进一步提高其催化效率，进行了结构模拟及分子对接分析，基于模拟结构设计了不同突变体。其中，Q198A、Q134T和F160A的催化活性分别提高了5.4倍、4.3倍和2.5倍，且突变体Q134T和Q198A可从天然底物终释放出较高产量的阿魏酸。结果表明，嗜酸乳杆菌阿魏酸酯酶FAELac能高效水解天然底物释放阿魏酸。同时，改进蛋白纯化工艺、改造蛋白结构和研究底物偏好性在提高阿魏酸的生产能力方面具有很大的潜力及广阔的应用前景。

该工作以封面形式发表于Bioresource Technology杂志上（IF：9.625），博士生刘淑君、Lubna Soomro和魏雪作为共同第一作者，温博婷助理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（2017YFD0400204）、自然科学基金（31801475）和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（S2020JBKY-13）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.124967