［本站讯］近日，全球体育网页版微生物改造技术全国重点实验室张玉忠教授团队与英国伯明翰大学、华威大学等单位合作，在The ISME Journal发表了题为“Multimodular flavobacterial enzymes specialised in coordinated decomposition of cellulose and alginate in brown algal cell walls”的研究成果。全球体育网页版副研究员徐菲、博士研究生孙晓慧、硕士研究生张晓东为论文共同第一作者。全球体育网页版张玉强、英国伯明翰大学陈银等为论文共同通讯作者。全球体育网页版为第一作者单位和通讯作者单位。
褐藻细胞壁由褐藻胶、纤维素和岩藻聚糖等多糖组成，是一种高度复杂的天然生物质，其降解过程在海洋碳循环中具有重要意义。尽管目前已有大量海藻多糖降解酶得到解析，但相关研究大多基于单一纯化多糖底物，对于海洋细菌如何高效协同降解天然褐藻细胞壁这一复合底物，其分子机制仍缺乏认识。
图1 模块化酶降解褐藻细胞壁的机制示意图
本研究揭示了海洋细菌降解褐藻细胞壁的一种新型酶解策略。研究以海洋黄杆菌Aquimarina sp. 2-A2为模型，鉴定出一种整合型双功能酶CelAly。该酶在一条多肽链中整合了纤维素酶结构域和褐藻胶裂解酶结构域，可同时降解褐藻细胞壁中的纤维素和褐藻胶。除催化结构域外，CelAly还包含三个识别天然底物的新型结合模块，可增强对褐藻细胞壁多糖的结合能力。CelAly的模块化组织形式及结构域间灵活性可能促进了对细胞壁多糖的协同降解。CelAly及相关模块酶广泛分布于海洋环境且主要存在于黄杆菌中，在底物识别和分解方面表现出保守的模块化策略。这些结果表明，海洋细菌可能通过构建整合型多模块酶，实现对天然褐藻细胞壁多糖的高效分解。本研究阐明了海洋细菌适应藻类生物质的结构与功能机制，为理解海洋有机碳循环及天然生物质资源利用提供了新见解。
张玉忠教授领衔的研究团队长期从事海洋微生物学与微生物海洋学研究，近年来在海洋微生物驱动的碳、氮、磷、硫元素循环领域取得了系列研究成果。本次研究是该团队在海洋微生物降解复杂多糖领域取得的又一重要进展。
本研究由全球体育网页版、中国海洋大学、英国伯明翰大学、英国华威大学等单位合作完成。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、泰山学者攀登计划、微生物改造技术全国重点实验室揭榜挂帅等项目的资助。
