摘要
在生物乙醇工业中，由β-葡萄糖苷酶催化的纤维二糖水解为葡萄糖的过程，是纤维素糖化产生可发酵葡萄糖的最后一步，也是限速步骤。这一限制的产生是因为β-葡萄糖苷酶的活性会受到温度、pH值以及反应器中葡萄糖积累等因素的抑制。酶的失活会导致纤维素寡糖的积累，进而抑制上游的纤维素酶活性。因此，具有葡萄糖耐受性的β-葡萄糖苷酶是工业纤维素酶复合物的优选组分。本研究对来自解纤维素真菌香味曲霉的β-葡萄糖苷酶（FoBgl-WT）进行了重组表达、纯化和生化表征。FoBgl-WT在较宽的pH范围（4.5–7.5）内表现出最佳的纤维二糖水解活性，这一特性对于其在生物反应器中的应用具有重要工业价值。然而，FoBgl-WT的葡萄糖耐受性约为0.56 M。我们进行了基于结构的分析，绘制了FoBgl活性位点周围残基的分布图，并通过一系列位点特异性突变后对突变体的生化表征，阐明了这些残基在稳定产物葡萄糖（或甚至底物纤维二糖）中的作用。在所有生成的突变体中，FoBgl-K256I和FoBgl-K256W的葡萄糖耐受性提高了约2–2.5倍。此外，FoBgl-K256W变体的催化效率比FoBgl-WT提高了两倍。针对葡萄糖结合+2次位的FoBgl-WT双突变体进一步提高了葡萄糖耐受性水平；然而，其催化效率显著下降。基于结构的理性工程改造提高了FoBgl突变体的葡萄糖耐受性和动力学特性，使其成为工业纤维素酶复合物中有用的、具有前景的候选酶。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
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同行评审
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