顆粒在線訊：植物木質(zhì)纖維素是地球上豐富的有機(jī)生物質(zhì)資源。以木質(zhì)纖維素為原料，通過生物轉(zhuǎn)化方法生產(chǎn)燃料和化學(xué)品，是非糧生物制造重要方向，有利于解決人類社會(huì)面臨的能源、資源和環(huán)境等問題。然而，目前使用的木質(zhì)纖維素降解酶降解效率低、生產(chǎn)成本高，限制了纖維素酶在生物質(zhì)大規(guī)模轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用。因此亟待開發(fā)提升纖維素酶工業(yè)屬性的選育新策略。

　　中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所營養(yǎng)資源合成生物學(xué)研究組聯(lián)合大連工業(yè)大學(xué)和大理大學(xué)等，針對(duì)纖維素酶系中核心酶元件，從酶的理性設(shè)計(jì)、底物結(jié)合力增加、天然底物應(yīng)用指導(dǎo)選育策略等角度系統(tǒng)性介紹了改善現(xiàn)有木質(zhì)纖維素降解酶性能的方法?？蒲袌F(tuán)隊(duì)針對(duì)纖維素外切酶，解析了Cel7A催化結(jié)構(gòu)域中4個(gè)色氨酸在酶與底物結(jié)合、底物空間翻轉(zhuǎn)方面的重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，突變體在水解天然纖維素或纖維素結(jié)構(gòu)類似物時(shí)，催化效果存在明顯差異性，因此，以天然底物應(yīng)用為指導(dǎo)的纖維素選育策略是提升纖維素酶工業(yè)化應(yīng)用效率的關(guān)鍵。此外，科研人員針對(duì)纖維素內(nèi)切酶，利用上億條氨基酸序列進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)建庫，將序列決定和結(jié)構(gòu)決定策略相結(jié)合，篩選出纖維素內(nèi)切酶最佳理性改造位點(diǎn)，突破了酶活力和穩(wěn)定性難以雙提升的技術(shù)瓶頸，纖維素內(nèi)切酶酶活力提升了18.06%，同時(shí)，熱穩(wěn)定性提升了62.90%，改善了木質(zhì)纖維素降解酶系的工業(yè)屬性，最終實(shí)現(xiàn)了纖維素酶規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的目標(biāo)。 

　　近日，相關(guān)研究成果在同一期GCB Bioenergy上發(fā)表“背靠背”論文。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、吉林省與中科院科技合作高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)資金項(xiàng)目等的支持。 

纖維素酶理性改造的研究進(jìn)展

來源：天津工業(yè)生物技術(shù)研究所