郭静博士在Journal of Agricultural and Food Chemistry等期刊上发表壳聚糖酶定向改造相关科研论文

   近期，蔡志强课题组在农业综合著名期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry(SCI一区Top，影响因子6.1)发表题为“Modulation of a Loop Region in the Substrate Binding Pocket Affects the Degree of Polymerization of Bacillus subtilis Chitosanase Products”的研究论文，在工程技术著名期刊Biotechnology Journal(SCI二区，影响因子4.7)发表题为“Enhancing the thermostability and catalytic activity of Bacillus subtilis chitosanase by saturation mutagenesis of Lys242”的研究论文。两项研究工作主要由郭静博士、高文君硕士共同完成，常州大学为论文第一单位。

壳聚糖是由几丁质经脱乙酰处理获得的碱性多糖，在自然界中的含量仅次于纤维素。壳寡糖是壳聚糖的降解产物(DPs为2-10）。有研究报道表明壳寡糖具有抗肿瘤、抗炎、抗菌、提高机体免疫力及促进乳酸菌生长等功能，因此，有望成为抗生素的绿色替代品应用于养殖业中。

壳聚糖酶(EC3.2.1.132)是一类可以专一水解壳聚糖产壳寡糖的酶，具有反应条件温和及无环境污染等优点。研究报道表明，DPs大于4的壳寡糖具有更加优良的生物学功能。然而，目前已报道绝大多数壳聚糖酶水解产物DPs为2-3。因此，在本项研究工作中，对实验室现有的壳聚糖酶进行分析，发现来源于阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)的壳聚糖酶SaCsn46A水解壳聚糖产氨基葡萄糖及壳二糖，来源于枯草芽孢杆菌(Bacillis subtilis)的壳聚糖酶BsCsn46A水解壳聚糖产壳二糖及壳三糖，通过对比分析发现BsCsn46A在活性中心的loop区额外存在一段7个氨基酸序列。为确定这段序列的功能，以BsCsn46A为出发酶分别构建了序列删除突变体SC，序列重复突变体TJN及增加7个丙氨酸的突变体TJA，发现SC与TJA的水解产物比例从母体酶的1：1分别改变为2：3及15：7，说明该loop区可以调控壳聚糖酶不同水解产物的比例，为酶工程改造水解酶类产物比例提供了新思路。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.3c09313

此外，目前已报道壳聚糖酶活性普遍较低，因此，获得高活性及稳定性的壳聚糖酶是高效生成壳寡糖的基础。为提高实验室BsCsn46A催化活性及稳定性，采用C-端改造策略，对位于C-端最后一位氨基酸进行饱和突变，获得了催化活性及稳定性显著提升的突变体K242P。利用生物信息学对母体酶及突变酶进行分析，解析酶学性质发生改变的原因，发现突变酶催化活性的提高与催化残基Glu19的自由度相关，此外，脯氨酸的刚性结构使C-末端更加稳定，使突变酶具有更低的RMSD，提高其稳定性。

文章链接：https://doi.org/10.1002/biot.202300010