马铃薯晚疫病菌AA17裂解多糖单加氧酶对甲基酯化果胶同型半聚半乳糖醛酸的氧化裂解机制研究

本研究针对植物病原卵菌AA17家族裂解多糖单加氧酶(LPMO)对甲基酯化同型半聚半乳糖醛酸(HG)的作用机制这一科学问题，通过系统发育分析和异源表达技术，首次揭示了Phytophthora infestans AA17C(PiAA17C)对不同程度甲基酯化(DM)HG底物的特异性裂解模式，发现其优先切割非甲基化GalA残基间的糖苷键，为理解植物-病原互作中果胶降解的分子机制提供了新见解。

　　

植物细胞壁作为抵御病原体入侵的第一道防线，其最重要的组成成分果胶的降解机制一直是科学家关注的焦点。在众多果胶组分中，同型半聚半乳糖醛酸(HG)因其线性α-(1→4)-连接的d-半乳糖醛酸(GalA)结构而具有特殊意义。然而自然界中HG通常存在不同程度的甲基酯化修饰，这种修饰如何影响病原体分泌的降解酶的作用模式，至今仍是未解之谜。近期，来自荷兰瓦赫宁根大学与研究中心(Wageningen University & Research)的Peicheng Sun研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表的重要研究，为我们揭开了这一谜题的关键部分。

研究人员采用系统发育分析、异源蛋白表达、高效液相色谱-质谱联用技术(PGC-ESI-CID-MS/MS²)等方法，对卵菌特有的AA17家族LPMOs进行了深入研究。通过构建包含不同甲基酯化程度(DM0、20、60、92)的HG底物体系，结合先进的质谱分析技术，系统解析了PiAA17C的催化特性。

【Homogalacturonan-active AA17 LPMOs cluster together and distinguish from others in the phylogenetic tree】部分显示，AA17家族在系统发育树上形成六个明显分支，其中来自P. infestans的PiAA17C与其它已报道的HG活性LPMOs聚为一簇。通过2,6-二甲基苯酚氧化实验筛选出三个具有潜在活性的AA17酶，但只有PiAA17C表现出对HG的降解能力。

【Conclusions】部分明确指出，PiAA17C能特异性氧化裂解DM0、20和60的HG底物，但不能作用于高度甲基酯化的HG(DM92)。质谱分析揭示其主要产生C4位氧化的寡聚半乳糖醛酸(OGs)，包括C4氧化和脱羧化的C4氧化产物。值得注意的是，产物中内部甲基酯化GalA(MeGalA)残基的OGs比还原端含MeGalA的OGs更丰富，表明PiAA17C最倾向于切割两个非甲基化GalA残基之间的糖苷键，其次是涉及一个GalA和一个MeGalA残基的切割，而对两个MeGalA残基间的切割效率最低。

这项研究首次阐明了甲基酯化修饰对AA17 LPMOs降解HG的影响规律，为理解植物病原卵菌的致病机制提供了分子层面的新见解。发现PiAA17C对不同程度甲基酯化HG的选择性降解特性，不仅完善了我们对LPMOs底物特异性的认识，也为开发新型抗病策略提供了理论依据。研究揭示的"甲基酯化程度依赖性"降解模式，可能代表着卵菌在侵染过程中适应植物防御系统的一种进化策略，这一发现将对植物病理学和糖生物学领域产生深远影响。