近日，中國科學院近代物理研究所生物物理室科研人員在長枝木霉重離子誘變選育及產酶機理研究方面取得進展。相關成果發表在國際生物質能源領域期刊Biotechnology for Biofuels and Bioproducts上.   

　　纖維素酶是繼淀粉酶和蛋白酶之后的全球第三大工業用酶制劑，被廣泛應用于生物能源、食品、造紙、紡織洗滌、醫藥、動物飼料以及農業廢棄物處理等領域。目前，纖維素酶的應用主要面臨工業發酵菌株生產性能不佳、酶系分泌不全、發酵生產成本高、纖維素酶蛋白合成分泌及代謝調控機制不完善等挑戰。因此，采用重離子誘變技術進行優良纖維素酶生產菌株選育、并進行誘變及產酶機理研究，對促進纖維素酶行業及生物質能源產業的發展具有重要的意義。   

　　研究人員利用重離子誘變技術對非模式工業產酶菌株——長枝木霉進行輻照誘變，并選育獲得優良突變菌株LC-M4和LC-M16，其濾紙酶活分別達到了4.51 IU/mL和4.16 IU/mL，較野生菌株分別提高了46.91%和35.5%。  

　　借助轉錄組學和蛋白質組學技術，研究人員進行了長枝木霉突變菌株與野生菌株的高產酶及分泌調控機理解析，發現突變菌株中與酶蛋白加工修飾和分泌相關的途徑的顯著改變是纖維素酶高產的主要原因。通過聯合分析，研究人員篩選獲得了影響長枝木霉纖維素酶合成分泌的五個關鍵候選基因，為產酶菌株的定向基因工程設計和改造提供了參考靶點。 

　　此外，科研人員還利用本研究中獲得的差異表達基因、差異表達蛋白和關鍵候選基因構建了絲狀真菌纖維素酶蛋白分泌途徑模型，補充和完善了絲狀真菌纖維素酶代謝調控過程及蛋白合成分泌途徑。 

　　此項工作豐富了非模式工業產酶菌株的組學數據資源庫，為非模式工業產酶菌株的產酶研究提供了新的思路。 

　　該研究得到國家自然科學基金面上項目、中國科學院院地合作項目、甘肅省科學院合作項目、云南省重大科技計劃項目、甘肅省重點研發計劃項目的資助。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1186/s13068-022-02161-7 

　　圖1:長枝木霉野生菌株和突變菌株生長表型和酶活比較（董妙音/圖） 

　　圖2:長枝木霉纖維素酶蛋白分泌途徑模型（董妙音/圖） 

　　                                （生物物理室 供稿）