基于SpyTag/SpyCatcher技术的环化漆酶(CyLacc)构建及其在木质素降解与酚类聚合中的应用研究

为解决漆酶(Laccases)在工业应用中热稳定性差、易聚集等问题，研究人员通过SpyTag/SpyCatcher技术开发出环化漆酶(CyLacc)。该酶通过降低疏水表面和增加loop区柔性，显著提升热稳定性和溶解度，对碱性木质素、孔雀石绿(Malachite Green)和中性红(Neutral Red)的脱色效率显著优于野生型，且将儿茶酚和氢醌的聚合产率分别提升至78.5%和90.3%。该研究为漆酶工程化改造提供了新思路，对木质素高值化利用和环境保护具有重要意义。

　　

漆酶(Laccases)作为多铜氧化酶(Multicopper oxidases)家族成员，能以水为唯一副产物催化多种底物的电子氧化反应。尽管这种环保型生物催化剂在工业应用中备受青睐，但其不稳定性与易聚集性仍是当前酶工程领域的重大挑战。研究者巧妙利用SpyTag/SpyCatcher分子缝合技术，成功构建出具有环状结构的漆酶变体(CyLacc)。差示扫描量热(DSC)分析揭示，该环化酶展现出独特的热解折叠-重折叠特性，赋予其卓越的高温耐受能力。

通过大规模分子动力学(MD)模拟发现，CyLacc性能提升的奥秘在于：疏水表面积的缩减和loop区柔性的增强共同促进了溶解度的飞跃。实战测试中，CyLacc对阵野生型漆酶大获全胜——对碱性木质素、孔雀石绿(Malachite Green)和中性红(Neutral Red)的脱色效率全面碾压。更令人振奋的是，在催化酚类物质聚合方面，CyLacc将儿茶酚和氢醌的聚合产率分别从49%、63.6%飙升至78.5%和90.3%，所得多酚的数均分子量(M_n)稳定在1,000-1,200 D区间，对应聚合度(DP)为10-13，展现出精准的底物选择性。

这项理论结合实验的研究，不仅为工业用漆酶的理性设计开辟了新路径，更为木质素资源化利用和环境污染治理提供了强有力的分子工具。