Rhodococcus sp. DK17：开启木质素生物转化新征程，解锁制浆木质素分解奥秘

为探究 Rhodococcus sp. DK17 能否成为生物技术木质素增值的潜在生物催化剂，研究人员利用全基因组测序数据，对其分解牛皮纸木质素（kraft lignin）的基因、酶和代谢途径展开研究。结果发现其可利用木质素及相关代谢物，DyPB1和 DyPB2基因上调，这为木质素生物转化提供了新方向。

　　Rhodococcus sp. DK17 此前从受石油污染的土壤中分离出来，人们对它降解多种单环烷基苯的能力进行过研究。本研究借助全基因组测序数据，探究 DK17 对牛皮纸木质素（kraft lignin）的分解情况，包括涉及的基因、酶以及代谢途径，试图将其作为生物技术木质素增值的潜在生物催化剂。DK17 能够把牛皮纸木质素及其主要降解代谢产物，比如香草醛（vanillin）和香草酸（vanillic acid）当作生长底物。高效液相色谱分析显示，DK17 可以转化脱氢二香草醛（dehydrodivanillin，一种具有代表性的木质素模型化合物）。对在木质素存在条件下诱导的 DK17 细胞的 mRNA 进行定量聚合酶链反应（qPCR）发现，编码两种染料脱色过氧化物酶（DyP）的假定基因 dyp_B1和 dyp_B2，在诱导 5 小时和 24 小时后，与葡萄糖诱导的细胞相比，分别上调了 1.6 倍和 2.4 倍。香草酸诱导 dyp_B1和 dyp_B2的水平低于木质素，在诱导 5 小时和 24 小时后，分别上调 1.4 倍和 1.6 倍。利用 DypB1 和 DypB2 的蛋白质序列进行计算同源性分析，也预测出它们在木质素分解过程中发挥的初始作用。人们认为，重复的 dyp 基因能够让 DK17 实现对木质素的长时间、持续的初始分解，切断木质素主要结构 —— 芳基甘油 -β- 芳基醚中的 C-C 和 C-O-C 键。基于上述数据，DK17 似乎是利用 DyP 开启氧化木质素分解过程，生成较小的代谢产物，比如香草醛和香草酸。在经过代谢工程改造的突变菌株中，这些代谢产物可以作为增值生物产品积累起来；而在野生型菌株中，它们可以通过邻位环裂解途径进一步降解，为细胞生长提供能量。