揭示榛子非特异性脂质转移蛋白Cor a 8的新型脂肪酶活性：开花植物脂质代谢的进化适应

为解决榛子高脂含量导致的氧化酸败问题，意大利都灵大学团队发现过敏原蛋白Cor a 8具有非立体特异性脂肪酶功能。该酶通过非经典活性位点水解三酰甘油（TAG）酯键，并能稳定游离脂肪酸（FFA）。研究结合分子动力学模拟揭示其独特催化机制，为植物脂质代谢和食品保鲜提供新见解。

　　

榛子作为重要的经济作物，其高脂肪含量（50-73%）在储存过程中易发生氧化酸败，严重影响食品感官和营养品质。虽然脂质氧化的化学途径已被广泛研究，但导致酸败的生化机制，特别是关键酶的作用仍不清楚。传统观点认为，三酰甘油（TAG）水解为游离脂肪酸（FFA）是酸败的起始步骤，而这一过程通常由脂肪酶催化。然而，在榛子中负责这一关键步骤的酶一直未被明确鉴定。

意大利都灵大学（University of Turin, Italy）的研究团队通过创新性的研究策略，意外发现了一个令人惊讶的事实：长期以来被认为是过敏原的非特异性脂质转移蛋白（nsLTP）Cor a 8，实际上是一种具有脂肪酶活性的特殊酶。这项发表在《International Journal of Biological Macromolecules》的研究，结合生物化学、结构生物学和计算生物学方法，揭示了这一蛋白的双重功能。

研究人员采用离子交换色谱纯化榛子提取物，通过4-硝基苯基月桂酸酯（pNPL）水解活性追踪，结合质谱鉴定。场发射扫描电镜（FESEM）证实酶-底物复合物形成，薄层色谱（TLC）分析三油酸甘油酯（TOG）水解产物。分子对接和分子动力学（MD）模拟阐明催化机制，系统发育分析探索进化保守性。

3.1 榛子种子中具有脂肪酶活性酶的纯化

通过阴离子交换色谱从脱脂榛子中分离出分子量约9 kDa的活性组分，质谱鉴定为Cor a 8。该酶在pNPL底物上表现出典型脂肪酶活性，比粗提物活性提高4倍。

3.2 新型水解酶的鉴定：Cor a 8

LC-MS/MS分析显示纯化蛋白为成熟Cor a 8（缺失N端信号肽），实验分子量9465.7 Da与理论值一致。这是首次发现nsLTP家族成员具有脂肪酶活性。

3.3 Cor a 8的二级结构表征和热稳定性

圆二色谱（CD）显示该酶含58.4%α-螺旋，90°C仍保留31.6%螺旋含量。二硫键还原导致热稳定性显著降低，证实四对二硫键对维持结构至关重要。

3.4 Cor a 8在油水界面的定位

FESEM-EDS分析显示，Cor a 8能特异性结合pNPL-Triton X-100胶束表面（氮原子含量从3.19%增至14.30%），这是经典脂肪酶的特征行为。

3.5 Cor a 8对天然底物三油酸甘油酯的水解活性

TLC证实该酶可水解TOG产生油酸和两种甘油二酯（1,2-二油酸甘油酯占73%，1,3-异构体占27%），表明其具有非立体特异性。

3.6 Cor a 8脂肪酶动力学特征

可逆米氏方程拟合显示Km为0.312 mM，V_MAX 0.0558 mM·s^-1，约68%底物被水解。分子动力学模拟预测C1位水解概率是C2位的3倍，与实验结果一致。

3.7 分子模拟揭示水解机制

1.5 μs MD模拟发现Tyr103和Arg68构成非经典催化中心，形成"Y型氧阴离子孔"。水解产物中油酸被稳定在蛋白核心，而1,2-二油酸甘油酯易解离，解释了其同时具有酶活性和脂质转运功能。

3.8 新脂肪酶在陆地植物中的保守性

系统发育分析显示，催化关键残基（Tyr103/Arg68）仅在被子植物中保守，暗示这是开花植物特有的进化适应。

这项研究从根本上改变了人们对nsLTP蛋白家族功能的认知。Cor a 8作为首个被鉴定的nsLTP脂肪酶，其独特的非丝氨酸依赖催化机制（Tyr-Arg主导）和双功能特性（催化+转运），为理解植物脂质代谢提供了新视角。发现该酶能促进FFA释放（比酯化形式氧化快10倍），直接解释了榛子储存中的酸败机制。从应用角度看，这种非立体特异性脂肪酶在生物柴油生产、食品保鲜调控等领域具有潜在价值。此外，研究提出的"酶活性-转运功能转换"模型，可能普遍存在于其他nsLTP家族成员中，为探索植物脂质代谢网络开辟了新途径。