人类肠道菌Ruminococcoides bili FMB-CY1的抗性淀粉降解模块化策略：基因组与CAZymes功能特征解析

本研究通过基因组注释与生化表征，系统揭示了人类肠道细菌Ruminococcoides bili FMB-CY1降解抗性淀粉（RS）的模块化酶系统（含GH13/31/77、GT35、CBM等CAZymes），提出其通过胞外α-淀粉酶启动淀粉分解、多种酶协同完成降解的“类淀粉体”复合物机制，为肠道微生物生态学及RS代谢相关功能食品开发提供分子基础。

　　

亮点

• •
  Rc. bili FMB-CY1 编码19种碳水化合物活性酶（CAZymes），包括糖苷水解酶（GH13、GH31、GH77）、糖基转移酶（GT35）及碳水化合物结合模块（CBM）
• •
  多数α-淀粉酶具有胞外活性，可直接攻击原始抗性淀粉（RS）颗粒
• •
  功能重新注释揭示4种酶具有独特底物偏好性
• •
  域分析表明CAZymes可能通过dockerin-cohesin模块形成表面关联复合物（类淀粉体）
• •
  提出分级降解模型：胞外α-淀粉酶启动→普鲁兰酶、葡萄糖苷酶和转移酶协同完成RS降解

化学试剂

高直链玉米淀粉（HACS, S4180）、可溶性淀粉、玉米来源的支链淀粉（货号10120，分子量约828.72 g/mol）、马铃薯来源的直链淀粉（货号A0512，分子量约502.42 g/mol）以及海藻糖均购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州）。Hi-Maize（HM）260、HM 958、Novelose（NV）330、Versafibe（VF）1490和VF 2470作为食品级RS产品由Ingredion公司（美国伊利诺伊州）惠赠。各RS产品的直链淀粉含量通过……

Rc. bili FMB-CY1碳水化合物活性酶（CAZyme）的精细化与比较基因组图谱

抗性淀粉（RS）是一类具有致密半结晶颗粒结构的膳食多糖，其结构特性导致人类消化酶和多数结肠微生物难以利用。尽管许多肠道微生物参与RS代谢，仅少数被认定为初级降解者——即能分泌胞外酶直接水解完整RS颗粒的微生物。这一初始步骤对后续微生物群落的交叉喂养（cross-feeding）至关重要……

结论

本研究系统性解析了人源RS降解菌Rc. bili FMB-CY1的CAZyme系统，阐明其降解策略。比较基因组分析鉴定出19个编码α-糖苷键水解相关CAZymes的基因，通过异源表达于E. coli并表征其生化特性（包括底物特异性和最适反应条件）。该酶系统包含9个淀粉酶（Amys）、4个葡萄糖苷酶（Glsds）、3个普鲁兰酶（Puls）、2个糖基转移酶（GTs）和1个海藻糖酶（Treh），其中多数酶携带CBM模块并显示对原始RS颗粒的强水解活性。功能分析表明……