我科学家发现纤维素降解新机制

近日，山东农业大学李多川教授课题组在研究中发现了纤维素氧化降解的新机制，首次鉴定出多糖单加氧酶可以氧化降解纤维素分子结构中的碳6位，为提高纤维素利用率提供了新途径。该成果发表在国际生物能源领域权威期刊《生物燃料的生物技术》上。

纤维素是构成植物细胞壁的重要组分，是地球上最丰富的可再生资源之一。它可被纤维素酶降解为葡萄糖，而葡萄糖经发酵可产生乙醇，作为生物新能源燃料使用。但秸秆、木材等原料中的木质纤维素由于分子间结合紧密，很难通过纤维素酶降解，而化学降解方法的能耗和成本都非常高。近几年有学者研究表明，多糖单加氧酶可作用于木质纤维素的碳1和碳4位，从而氧化降解木质纤维素，同时它还与其他纤维素酶协同作用，提高对木质纤维素的降解效率。

李多川课题组从嗜热毛壳菌中分离出一种多糖单加氧酶，并将其命名为嗜热毛壳菌多糖单加氧酶（CtPMO1）。该课题组利用自己建立的溴氧化—飞行质谱法，也就是酶解产物经饱和溴水氧化后直接进行飞行质谱分析，高效鉴定出了嗜热毛壳菌多糖单加氧酶对木质纤维素氧化降解后的产物，证明了它不仅氧化纤维素的碳1和碳4位，而且氧化碳6位。他们通过进一步的研究，证明嗜热毛壳菌多糖单加氧酶与纤维素结合处的3个芳香族氨基酸残基参与了氧化降解过程。

课题组认为，对于生物燃料领域而言，科学家可以根据这一研究成果，研究针对碳6位的高效降解方式，以提高木质纤维素的利用效率。在生物学研究领域，通过该成果可以推断纤维素碳6位经氧化降解后的产物进一步分解，产生含有葡萄糖醛酸苷的纤维寡糖，而这种纤维寡糖可在多糖裂解酶、β-葡萄糖醛酸苷酶和葡萄糖苷酶作用下，降解为葡萄糖和相应的有机酸，被生物体细胞代谢后利用。