来自厌氧真菌Neocallimastix californiae的一种含有dockerin的膨胀蛋白样蛋白的功能特性研究

《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》：Functional characterization of a dockerin-containing expansin-like protein from the anaerobic fungus Neocallimastix californiae

本研究解析了厌氧真菌Neocallimastix californiae的细胞壁膨胀蛋白（expansin-like proteins）结构特征，发现带和不带Dockerin的蛋白N端相似但无Dockerin者缺失关键芳香残基。通过QCM-D实验证明，NcaEXLX1及其截短体（NcaEXLX1tr）均显著增强内切葡聚糖酶Cel7B活性，且活性提升与结合量无关，首次揭示真菌细胞壁膨胀蛋白的功能特性。

　　

摘要

背景

厌氧微生物会产生被称为纤维素体的多酶复合体，以增强纤维素底物的降解。这些复合体将多种酶定位在蛋白质支架上，蛋白质通过dockerin结构域进行固定。尽管厌氧真菌的纤维素体包含多种纤维素酶，但它们在很大程度上仍未被充分研究。值得注意的是，一些真菌纤维素体据报道含有类似expansin的蛋白质，这些蛋白质具有破坏纤维素网络的潜力。虽然已经对两种细菌纤维素体中的expansin样蛋白质进行了表征，但迄今为止尚未对任何真菌纤维素体中的expansin样蛋白质进行功能研究。

结果

对厌氧真菌Neocallimastix californiae中的expansin样蛋白质进行序列分析后发现，无论是否带有dockerin结构域，这些蛋白质的N端结构域都相似。然而，不带dockerin结构域的蛋白质始终缺乏形成C端家族63碳水化合物结合模块底物结合表面的第一个保守芳香残基。从N. californiae中分离出的一种纤维素体expansin样蛋白质（NcaEXLX1），并分别在其基因中加入（NcaEXLX1tr）和未加入dockerin结构域的情况下进行了重组表达。然后使用石英晶体微天平（QCM-D）研究了NcaEXLX1和NcaEXLX1tr的吸附特性及其对纤维素酶（Cel7B）活性的影响。结果表明，NcaEXLX1对纤维素纳米纤维（CNF）的结合能力比NcaEXLX1tr更强。尽管NcaEXLX1tr与CNF的结合能力较低，但两者对Cel7B活性的增强程度相似。

结论

本研究报道了一种真菌纤维素体expansin样蛋白质的制备和表征。研究表明，相应的NcaEXLX1蛋白及其截短变体能够增强内葡聚糖酶的活性，这一现象与非纤维素体expansin样蛋白质的情况类似。值得注意的是，添加NcaEXLX1或NcaEXLX1tr后纤维素酶活性的提高与底物结合程度无关。

图形摘要