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| 中國(guó)海洋大學(xué)在海洋多糖糖苷酶構(gòu)效關(guān)系研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展 |
| http://www.telavivconventioncenter.com 2025年10月22日 來(lái)源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院薛長(zhǎng)湖院士和常耀光教授團(tuán)隊(duì)在Nature
communications（《自然-通訊》）上發(fā)表了題為“Structure-Function
Relationship of the GH168 Fucanase Reveals an Unusual
Enzyme Recognition Mechanism for Sulfated
Polysaccharide” （GH168家族巖藻聚糖酶的構(gòu)效關(guān)系研究揭示出酶識(shí)別硫酸多糖的新穎機(jī)制）的最新研究成果。本研究運(yùn)用結(jié)構(gòu)生物學(xué)、分子生物學(xué)、糖組學(xué)等前沿技術(shù)，系統(tǒng)闡明了糖苷水解酶GH168家族的構(gòu)效關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了由硫酸酯基介導(dǎo)的糖苷酶-多糖識(shí)別新機(jī)制。
巖藻聚糖是最具應(yīng)用潛力的海洋多糖之一，來(lái)源于褐藻與棘皮動(dòng)物，被證實(shí)具有豐富且顯著的功能。巖藻聚糖酶是巖藻聚糖研究與開(kāi)發(fā)的核心工具。2020年，課題組發(fā)現(xiàn)了首個(gè)內(nèi)切-1,3-巖藻聚糖酶基因，進(jìn)而構(gòu)建了一個(gè)全新的糖苷水解酶家族——GH168。本研究在GH168全家族空間內(nèi)開(kāi)展基因挖掘與克隆表達(dá)；以十余年積累的一系列結(jié)構(gòu)清晰的巖藻聚糖為底物，進(jìn)行了大規(guī)模酶活篩選與作用方式解析，闡明了16個(gè)新穎巖藻聚糖酶的亞位點(diǎn)特異性；以蛋白結(jié)晶、X射線衍射等結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)解明了代表性成員的酶蛋白及復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)9個(gè)，揭示了該家族的底物識(shí)別機(jī)理、描繪了GH168家族的構(gòu)效關(guān)系。有別于糖酶普遍采用的直接識(shí)別糖骨架的典型機(jī)制，GH168家族的關(guān)鍵殘基中高達(dá)2/3作用于多糖硫酸酯基而非糖骨架，展現(xiàn)出一種以硫酸酯基介導(dǎo)為特征的糖苷酶-底物識(shí)別新機(jī)制。該研究拓展了對(duì)糖酶底物識(shí)別機(jī)制的理解，為巖藻聚糖的研究與開(kāi)發(fā)掌握了一系列作用方式及機(jī)理清晰的工具酶，并為巖藻聚糖酶的改造設(shè)計(jì)提供了理論支撐，有利于推動(dòng)巖藻聚糖及其原料資源的高效開(kāi)發(fā)。
薛長(zhǎng)湖院士與常耀光教授長(zhǎng)期圍繞海洋食品生物大分子開(kāi)展基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究，近年來(lái)取得多項(xiàng)突破。運(yùn)用“IT+BT”結(jié)合人工智能技術(shù)開(kāi)展基因暗物質(zhì)挖掘，發(fā)現(xiàn)糖酶及糖結(jié)合蛋白新家族共計(jì)11個(gè)，率先發(fā)現(xiàn)并命名了β-海蘿膠酶、α-海蘿膠酶兩種新酶活、建立EC號(hào)2個(gè)，授權(quán)相關(guān)專利20余項(xiàng)，成果多次被國(guó)際權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)CAZy報(bào)道，常耀光教授受邀在Carbohydrate Bioengineering Meeting等領(lǐng)域權(quán)威會(huì)議做大會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告。以新穎糖酶及結(jié)合蛋白為核心工具，構(gòu)建了基于“酶解+糖組學(xué)”的海洋活性多糖結(jié)構(gòu)高效解析策略，開(kāi)發(fā)出多糖免疫側(cè)向流層析（膠體金）試紙條、電化學(xué)傳感器芯片、特異性熒光探針等新型分析器件與試劑；實(shí)現(xiàn)了十余類海洋多糖的精準(zhǔn)分子剪裁，建立了目前全球轉(zhuǎn)化率最高的紫菜酶解工藝，開(kāi)發(fā)出一系列新型營(yíng)養(yǎng)食品。相關(guān)工作成果貫穿了“獨(dú)特工具-關(guān)鍵技術(shù)-創(chuàng)新產(chǎn)品”的全鏈條，為海洋食品資源開(kāi)發(fā)的原始性創(chuàng)新做出了示范。
中國(guó)海洋大學(xué)為本研究進(jìn)展的第一完成單位，2022級(jí)博士研究生陳廣寧為第一作者，薛長(zhǎng)湖院士、常耀光教授為本文通訊作者。該工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金區(qū)域聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目（U22A20542）、國(guó)家自然科學(xué)基金青年學(xué)生基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（324B2061）、中國(guó)海洋大學(xué)研究生自主科研項(xiàng)目（202461048）的資助支持。
文：袁宇 圖：常耀光
文章鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-63891-4
https://doi.org/10.1038/s41467-025-63891-4
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