β-1,3-1,4-葡聚糖是谷物种粒内胚乳细胞壁的主要非淀粉多糖组分，已公认其对谷物加工工业过程产生不利影响。特别是β-葡聚糖产生的高黏度可显著降低酿造、动物饲料生产及其他谷物生物加工过程中的加工效率和产品质量。β-1,3-1,4-葡聚糖酶（EC 3.2.1.73）催化混合链β-葡聚糖中3-O取代葡萄糖残基相邻的β-1,4-糖苷键的水解，而对β-1,4-葡聚糖无活性（图1）[1]。由于这种严格的底物特异性，这些酶在工业应用中作为降解谷物β-葡聚糖的高效生物催化剂受到了广泛关注。
在酿造工业中，β-1,3-1,4-葡聚糖酶常被用于降低麦汁黏度、提高浸出物得率、加快过滤速度，并增强啤酒和果汁的澄清度。同样，在禽类和动物饲料生产中，这些酶降解大麦来源的β-葡聚糖，从而改善营养物质的可利用性和饲料消化率。然而，发芽（50–70°C）[2]和饲料制粒（65–90°C）[3]等工业加工操作使酶暴露于较高温度环境中，对酶的热稳定性提出了严格要求。因此，具有高热稳定性的β-1,3-1,4-葡聚糖酶对于维持工业加工条件下的催化效率而言尤为迫切需求。
迄今为止报道的大多数微生物β-1,3-1,4-葡聚糖酶属于糖苷水解酶第16族（GH16），并具有高度保守的催化基序EIDIEF，这是该酶族的特征标志。相比之下，植物来源的β-1,3-1,4-葡聚糖酶主要归入GH17族。为满足工业需求，已从多种微生物来源克隆和生化表征了β-1,3-1,4-葡聚糖酶，尤其是来自细菌属的酶，包括枯草芽孢杆菌属（Bacillus）物种如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）[4]、[5]、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）[4]和平滑芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）[6]、[7]，以及类芽孢杆菌属（Paenibacillus）[8]。此外，还报道了来自若干非芽孢杆菌属微生物的酶，包括琥珀酸纤维杆菌（Fibrobacter succinogenes）[9]、热纤维梭菌（Clostridium thermocellum）[10]、牛链球菌（Streptococcus bovis）[11]、艾米逊曲霉（Talaromyces emersonii）[12]、科宁里氏霉（Trichoderma koningii）[13]、硫色绚孔菌（Laetiporus sulphureus）[14]和米根霉（Rhizomucor miehei）[15]。源自细菌来源的酶通常被归类为GH16 β-1,3-1,4-葡聚糖酶[16]。
尽管已表征的微生物β-1,3-1,4-葡聚糖酶数量日益增多，但许多已报道的酶在典型的工业操作温度（50–90°C）下仍表现出不足的热稳定性。例如，β-1,3-1,4-葡聚糖酶Bs168的最适温度为50°C，但在此温度下孵育30分钟后仅保留约15%的初始活性[17]。类似地，MA139的最适温度为40°C，孵育30分钟后仅保留约20%的活性[18]。这种有限的热稳定性严重限制了这些酶在工业过程中的实际应用，并凸显了发现或工程化改良具有更高热稳定性的β-1,3-1,4-葡聚糖酶的需求。
本研究通过对灰色链霉菌（S. lividans）进行定向筛选，鉴定到一种新型β-1,3-1,4-葡聚糖酶。采用了一种综合分析策略，整合了生化表征、序列分析、系统发育分析、分子对接和分子动力学模拟，系统性地研究了该酶的 structure 特征和热稳定性潜力，并将其命名为SlGh16。将SlGh16与先前报道的β-1,3-1,4-葡聚糖酶进行对比分析，并结合计算建模和突变分析，用于探究可能与其热耐受性相关的候选结构特征。本研究发现为GH16 β-1,3-1,4-葡聚糖酶的热稳定性机制提供了新见解，并为未来旨在改善严苛工业条件下酶性能的蛋白质工程提供了理论基础。
