基于宏基因组构建人类及动物肠道微生物 CAZymes 库并发现新型多功能酶 BfLac15

《Molecules》：Mining and Characterization of Carbohydrate-Active Enzymes in MAGs from Animal Gut Microbes

　　

摘要

背景：碳水化合物酶（CAZymes）在动物体内参与碳水化合物的代谢过程，对维持动物的生长、发育、新陈代谢和生产性能至关重要。本研究旨在探索人类及多种动物物种的肠道微生物中CAZymes的组成，并发现新的高效酶类。 方法：共收集了来自人类和10种动物的100,090个宏基因组（MAGs）用于CAZymes的注释。使用PULpy软件对由拟杆菌编码的基因组片段进行注释；结合深度蛋白质结构分析（DeepFRI）和分子对接技术筛选新的CAZymes；进一步通过原核生物表达实验验证目标酶的底物降解能力。 结果：我们共注释了8,747,365个已知CAZymes，涵盖了613个碳水化合物酶家族，占所有已知CAZyme家族的70.5%。研究发现了一种新的多功能酶BfLac15，其序列相似度为24.7％。功能验证表明BfLac15能够降解木聚糖和β-葡聚糖。 结论：构建的这个大型肠道微生物CAZymes库扩展了我们对动物肠道微生物群编码的CAZymes的认识，并为相关研究和应用提供了有力支持。