一种用于解析修饰木聚糖上木聚糖酶特异性的化学生物组学生物技术工具包

《Nature Communications》：A chemoproteomic biotechnological toolkit for resolving xylanase specificity in decorated xylan

　　

摘要

木聚糖酶在木质纤维素生物量降解过程中起着关键作用，但目前的方法缺乏足够的特异性，无法阐明这些酶是如何区分带有阿拉伯呋喃糖（Araf）和4-O-甲基葡萄糖醛酸（MeGlcA）修饰的复杂木聚糖结构的。在此，我们报道了一组化学定义的基于活性的探针（ABPs），可用于选择性检测阿拉伯木聚糖特异性木聚糖酶和葡萄糖醛酸木聚糖特异性木聚糖酶（AXXs和GXXs）。这些源自环菲醇的ABPs能够共价标记木聚糖酶的活性位点，从而精确确定不同糖苷水解酶家族的底物特异性。晶体学和质谱分析揭示了探针选择性的分子机制，而凝胶实验和拔取实验则证明了它们在分析复杂细菌和真菌蛋白质组（包括纤维素体）中木聚糖酶活性方面的有效性。通过将基于活性的蛋白质分析（ABPP）与序列相似性网络（SSNs）相结合，我们进一步证明仅通过序列即可预测木聚糖酶的特异性，从而快速对尚未被鉴定的木聚糖酶进行功能标注。这种化学生物组学策略为发现和设计用于生物质利用、微生物生态学以及生物技术应用的底物特异性酶提供了强大的平台。