木霉菌Coniochaeta ligniaria糖苷水解酶家族115 α-葡萄糖醛酸苷酶的同源表达与功能表征及其在生物质转化中的应用

本研究首次实现了木霉菌Coniochaeta ligniaria GH115家族α-葡萄糖醛酸苷酶（ClAgu115）的同源表达与系统表征。该酶能高效水解山毛榉木聚糖、桦木木聚糖及燕麦木聚糖中的4-O-甲基葡萄糖醛酸（4-OMe-GlcA），其最适pH 4.3、最适温度40°C的催化特性与生物质糖化工艺高度兼容。特别值得注意的是，该酶对低聚糖底物（Km 1.0-1.3 mM）的催化效率优于完整木聚糖，填补了真菌GH115酶动力学数据的空白，为生物质精炼提供了新的酶工具。

　　

亮点

• 首次在木霉菌中实现GH115 α-葡萄糖醛酸苷酶的同源表达

• 纯化蛋白呈现二聚体结构特征

• 特异性水解多种木聚糖的α-1,2糖苷键

克隆α-葡萄糖醛酸苷酶基因

从C. ligniaria NRRL 30616基因组中成功克隆了预测的GH115 α-葡萄糖醛酸苷酶基因（OIW23892.1），保留天然分泌信号肽序列构建表达载体pGH100。使用OmniPrep基因组DNA提取试剂盒制备模板，通过PCR扩增获得目标基因。

ClAgu115的鉴定、活性验证与制备

木聚糖酶解过程的瓶颈在于缺乏特征明确的真菌GH115 α-葡萄糖醛酸苷酶。研究发现，以木糖为碳源培养的C. ligniaria浓缩上清液可释放山毛榉木聚糖中的4-OMe-GlcA。通过超滤、阴离子交换和尺寸排阻色谱联用技术纯化获得具有二聚体结构的活性蛋白。该酶不仅能完全水解山毛榉木聚糖、桦木木聚糖和山毛榉来源葡萄糖醛酸低聚糖中的4-OMe-GlcA，还能分解燕麦木聚糖产生4-OMe-GlcA和葡萄糖醛酸（GlcA）。

结论

从C. ligniaria NRRL 30616基因组鉴定的GH115 α-葡萄糖醛酸苷酶ClAgu115，经同源表达证实具有广谱底物特异性。该酶在pH 4.3和40°C条件下活性最佳，对低聚糖底物（非还原末端含4-OMe-GlcA）表现出更高催化效率（K_m：山毛榉木聚糖1.3 mM，GH10水解产物1.2 mM，GH11水解产物1.0 mM），为生物质精炼提供了新的真菌源酶制剂。