高效水解黄芪皂苷的β-木糖苷酶基因挖掘与半理性设计研究

本研究通过基因组挖掘从棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）中鉴定出新型β-木糖苷酶XylO2，并利用结构导向的半理性设计获得高活性突变体C23T，其催化黄芪皂苷（ASI）水解为环黄芪醇-6-O-β-D-葡萄糖苷（CMG）的效率提升1.94倍，转化率达99.10%，为环黄芪醇（CA）的绿色生产提供高效生物催化剂。

　　

Highlight

天然产物（如苷类及其衍生物）是药物开发的重要来源。微生物糖苷水解酶（尤其是木糖苷酶）因其底物广谱性和易表达特性，成为多种苷类水解的关键生物催化剂。

Strains, plasmids and reagents

棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）从中国大曲酿造 starter 中筛选获得（保藏号CCTCC M 20221645）。毕赤酵母（Pichia pastoris）KM71用于蛋白表达，克隆载体pPIC9k和大肠杆菌（E. coli）DH5α购自商业公司。

Gene hunting and functional validation

通过NCBI数据库比对，从棘孢曲霉基因组中筛选出XylO1、XylO2和XylO3三个候选基因。其中XylO2（GenBank: XP_025507064.1）与模板酶Xyl-T的关键催化残基区域存在显著差异（图1a），暗示其独特催化潜力。

Conclusions

本研究不仅为苷类水解提供了新型β-木糖苷酶（XylO2），更通过半理性设计获得高效突变体C23T，其结合口袋体积缩小和底物-活性位点距离缩短的特性（分子对接证实）显著提升了ASI转化率至99.10%，为抗衰老药物CA的工业化生产奠定基础。

Uncited references

（注：此处保留未引用文献列表但省略具体内容）

CRediT authorship contribution statement

胡夏草（可视化/数据分析）；刘宇（验证/数据整理）；郑圆圆（论文撰写/生物信息学分析）；薛峰（课题设计/论文修订）。

Declaration of Competing Interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgment

感谢江苏省合成生物学基础研究中心（BK 20233003）和江苏省自然科学基金（BK20202002）资助。