橙色小单孢菌AA10裂解性多糖单加氧酶表征及其与几丁质酶协同提升几丁质转化的机制研究

《Carbohydrate Polymers》：Characterization of an AA10 lytic polysaccharide monooxygenase from Micromonospora aurantiaca and its synergistic mechanism with chitinase in boosting chitin conversion

本研究成功表征了源自橙色小单孢菌的新型AA10家族裂解性多糖单加氧酶（LPMO）——MaLPMO10C，证实其具有C1特异性氧化裂解α-几丁质和β-几丁质的活性。研究发现，MaLPMO10C通过顺序反应与同源几丁质酶MaChi1产生显著协同效应，能将α-几丁质和β-几丁质高效转化为（GlcNAc）2和GlcNAc，转化率分别达67.5%和100%。其协同机制在于LPMO预处理增加了几丁质的无定形区、降低了结晶度和聚合度，从而显著增强了几丁质酶对底物的可及性。该高效协同系统为工业规模几丁质加工提供了极具潜力的生物催化剂。

　　

亮点

MaLPMO10C的氨基酸序列和三维结构分析

序列特征分析显示，MaLPMO10C包含249个氨基酸残基，预测分子量为26.1 kDa，等电点（pI）为9.46。根据BLAST结果和Forsberg等人（2018）报道的系统发育树，MaLPMO10C被归类于属于AA10家族的C1特异性几丁质活性LPMO亚组。MaLPMO10C与已表征的几丁质活性AA10 LPMOs——JdLPMO10A（PDB ID 5AA7）和SliLPMO10E（PDB ID 5FTZ）——分别具有50%和40%的序列同一性。

结论

在本研究中，我们表征了来自橙色小单孢菌（Micromonospora aurantiaca）的一种高效蛋白MaLPMO10C。MaLPMO10C是一种多结构域酶，包含一个具有典型免疫球蛋白样β-三明治拓扑结构的催化结构域和一个显示β-三明治折叠的CBM5/12结构域。MaLPMO10C能够在C1位点氧化α-几丁质和β-几丁质。重要的是，它在几丁质降解过程中与几丁质酶MaChi1表现出优异的协同效应。通过顺序反应策略，α-几丁质和β-几丁质转化为（GlcNAc）₂和GlcNAc的转化率显著提高。机理研究表明，MaLPMO10C的预处理通过增加无定形区域、降低结晶度和聚合度，改变了几丁质的超微结构和理化性质，从而大大增强了MaChi1对底物的可及性。因此，MaLPMO10C与MaChi1的组合代表了一种高效、有前景的几丁质酶促转化系统，在几丁质废料的高值化利用方面具有巨大的应用潜力。