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来自日本的一组研究人员发现了一种来自土壤真菌的新型酶。在他们发表在“生物化学杂志”上的研究中,他们推测这种酶在土壤生态系统中起着重要作用,然后描述其结构和作用。一旦将来更好地理解该酶的主要产物的有用性,该酶也可以用于工业目的。研究人员表示,“我们的研究揭示了新酶仍在被发现的事实。它可能为进一步研究奠定基础,以确定产生曾被认为极难制备碳水化合物的新酶。”

碳水化合物可能是地球上最通用的有机分子,因为它们在生物体中发挥着各种作用。因此,与碳水化合物相关的酶的功能和结构也是多样的。糖苷水解酶(GH)是破坏碳水化合物或糖中“糖苷键”的酶。生长激素是已知最大的碳水化合物相关酶组,该组不断扩大。一个新的家族GH144在过去被同一个研究小组从土壤细菌Chitinophaga pinensis中鉴定出来并称为CpSGL。

内源β-1,2-葡聚糖酶(SGL)是GH家族的成员,参与β-1,2-葡聚糖的代谢,β-1,2-葡聚糖是由β-1组成的多糖(糖链), 2-连接葡萄糖单位。β-1,2-葡聚糖作为细胞外碳水化合物,在一些细菌的共生或感染性中起重要作用。然而,SGL在真核细胞中的作用及其与细菌SGL的关系尚不清楚。

来自不同大学和研究所的这组日本科学家正在研究由Masahiro Nakajima领导的合作项目,他们从土壤真菌Talaromyces funiculosus中发现了一种新的SGL酶。该酶,以下称为TfSGL,与其他已知的GH家族没有显示出显着的序列相似性。然而,它显示出与具有未知功能的其他真核蛋白显着相似。研究人员因此提出将TfSGL和这些相关的GH酶分类为一个新的家族,他们称之为GH162。

通常当科学家发现一种新的蛋白质 - 在这种情况下是一种酶 - 它们会进一步克隆含有编码它的序列的基因,以更好地了解它的功能。该克隆称为“重组”序列。发现重组TfSGL蛋白(TfSGLr)将线性和环状β-1,2-葡聚糖分解为槐糖,一种更简单和更小的碳水化合物。

这些研究人员进行的立体化学分析表明它是一种反转酶,这是一种与其作用机制相关的特征。他们发现TfSGL将聚合度为5或更高的低聚低聚糖(β-1,2-葡萄糖寡糖)分解为主要产物二糖槐糖。

X射线晶体结构分析显示TfSGLr的整体结构类似于前面提到的GH144家族的成员,特别是CpSGL。然而,这两种酶的氨基酸序列以及底物识别位点和碱催化剂的位置非常不同。这种差异表明TfSGL及其同源物可能构成一个新的家族,并且GH144和GH162之间可能存在分子进化关系。

事实上,大多数TfSGL同源物存在于真核生物中,特别是真菌(担子菌亚门(Asidycota))和粘菌(Mycetozoa)。这些物种中的一些与根际有关,根际是根和土壤的生态系统,其中环状β-1,2-葡聚糖的代谢可能作为与植物的共生关系的一部分而发生。其他物种是寄生的,因此,据信环状β-1,2-葡聚糖可用于降低宿主中的免疫应答。还推测TfSGL同源物参与与其他生物的相互作用。

这种新型酶TfSGL将β-1,2-葡聚糖分解成槐糖。根据Nakajima的说法,“随着槐糖的功能和应用在未来变得更加明显,该酶可能可用于槐糖生产。? - 葡聚糖酶已经在我们的生活中发挥重要作用,因为它们广泛用于生物燃料生产。

Nakajima通过推测得出结论:“糖链的结构复杂多样,糖链也参与各种生命现象。这些不同的糖链结构的合成和降解是通过酶进行的,但只有多样性的一端似乎通过我们的研究,我们希望找到编码新型酶的基因,这些酶可以分解糖链并产生曾经被认为极难制备的碳水化合物。“

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