黏质沙雷氏菌CRi_33新型AA10裂解性多糖单加氧酶的结构与基因组学解析及其在木质纤维素高效解构中的应用

本研究针对木质纤维素生物质(LCB)糖化难题，由研究人员系统探讨了黏质沙雷氏菌CRi_33的酶解潜力。通过基因组与酶学分析发现该菌株具备高产半纤维素酶系特性，其酶浓缩液在FeCl3辅助下使预处理麦秆糖化产量提升8.55%。特别鉴定出新型AA10家族LPMO（SmrLPMO10A），其具有GlcNAc结合域和双底物特异性，为生物质精炼提供新策略。

　　

木质纤维素生物质(LCB)因其复杂结构难以高效糖化，制约高附加值产品生产。裂解性多糖单加氧酶(Lytic Polysaccharide Mono-oxygenase, LPMO)能氧化切割结晶多糖中的糖苷键，与糖苷水解酶(Glycoside Hydrolases, GHs)产生协同增效作用。虽然真菌和放线菌来源的LPMO已被广泛研究，但革兰氏阴性菌Serratia属中的细菌LPMO仍探索不足。

本研究通过酶学与基因组学方法解析黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens) CRi_33菌株的LCB降解潜能。该菌株展示出卓越的半纤维素酶活性：β-葡萄糖醛酸酶(0.54 U/mL)、内切-1,4-β-木聚糖酶(0.41 U/mL)和阿拉伯糖苷酶(0.48 U/mL)。经生物素和纤维二糖强化的CRi_33酶浓缩液，从预处理麦秆中释放152.04 mg/g还原糖，而FeCl₃ supplementation进一步将糖化产量提升至165.04±3.44 mg/g，增幅达8.55%。

基因组分析揭示其含239个碳水化合物活性酶(CAZymes)，包括120个GHs和11个辅助活性酶（如漆酶AA1、木质素过氧化物酶AA2、苯醌还原酶AA6）。特别值得注意的是，研究发现一个具有GlcNAc结合结构域的新型AA10家族LPMO——SmrLPMO10A。结构建模证实其保留组氨酸 brace 结构，分子对接显示其对半纤维素糖（尤其是半乳糖和甘露糖）具有-5.1 kcal/mol强结合力，表明该酶同时具备几丁质和半纤维素双底物特异性，这在沙雷氏菌LPMOs中属首次深入揭示。

这些发现填补了细菌LPMO研究的重要空白，凸显了S. marcescens CRi_33在可持续生物质资源化与生物精炼应用中的巨大潜力。