加工所揭示谷氨酸脱羧酶活性调控新机制

近日，中国农业科学院农产品加工研究所食品生物制造创新团队揭示了硫酸根离子调控多形拟杆菌谷氨酸脱羧酶（BTGAD）活性的双重作用机制，相关研究成果发表于国际期刊《食品化学（Food Chemistry）》（JCR一区，IF=10.4）。加工所刘淑君副研究员为论文第一作者，李真副研究员和辛凤姣研究员为共同通讯作者。

γ-氨基丁酸（GABA）是一种具有重要生理功能的非蛋白氨基酸，在功能食品、医药及营养健康领域具有广泛应用价值。谷氨酸脱羧酶（GAD）是GABA生物合成过程中的关键酶，解析其活性调控机制对于提高GABA生物制造效率、推动高效酶催化体系构建具有重要意义。本研究以多形拟杆菌来源谷氨酸脱羧酶BTGAD为对象，发现硫酸根离子可作为一种新型调控因子，在不同酶状态下发挥差异化作用：在缺乏辅因子磷酸吡哆醛（PLP）条件下，硫酸根能够提升BTGAD催化活性；而添加PLP条件下，硫酸根通过竞争性影响PLP结合抑制酶活性。结构解析发现，硫酸根通过结合BTGAD的N末端区域和PLP结合区域形成双位点调控模式，实现对酶催化效率的调控。定点突变实验进一步揭示了关键氨基酸残基在硫酸根介导调控过程中的作用。

研究首次揭示了硫酸根介导BTGAD活性调控的新机制，为理解微生物代谢过程中离子调控酶活性的分子基础提供了新认识。同时，基于硫酸根低成本、安全性高等特点，研究也为高效GABA生物制造体系构建和工业酶分子改造提供了潜在技术路径。

该研究获得了中国农业科学院青年创新专项、中国博士后基金等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.150639