天津工业生物所在纤维素酶高分泌机制解析方面取得新进展

　　以里氏木霉为代表的丝状真菌具有高效的纤维素酶分泌能力，特别是里氏木霉RUT-C30菌株，但其高分泌机理一直没有被清晰阐释，极大限制了对其进行进一步的分子改造。深入解析丝状真菌纤维素酶高分泌机理，进一步改造提升纤维素酶分泌能力，降低生物质糖化成本是生物质燃料和化学品产业化进程中的重要一环，是多年来的研究热点。

　　中国科学院天津工业生物技术研究所的微生物功能基因组学与生物技术研究组利用粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）体系，对里氏木霉高产菌株RUT-C30相对野生型QM6a发生突变的164个基因在粗糙脉孢菌中进行了同源基因搜索，其中86个同源基因在粗糙脉孢菌中具有纯合突变体。通过系统分析所有同源基因的突变体纤维素酶分泌能力，发现12个基因突变体纤维素酶产量显著高于野生型。其中，纤维素酶产量最高的菌株为Ncap3m（NCU03998）基因突变体，该基因编码衔接蛋白3复合体（adaptor protein 3 complex，AP-3）上的μ亚基，同时，该突变体在半纤维素酶产量上也显著高于野生型。研究团队随后对该基因进行了重点研究。研究推测，Ncap3m基因可能参与了胞内分泌蛋白的降解途径，当缺失该基因后，部分分泌蛋白降解失控而分泌到胞外，从而增加了整个纤维素酶的产量。同时，研究还发现突变体主要纤维素酶的高转录水平维持时间显著长与野生型，这也可能是纤维素酶高产的另一个原因，其深入机理尚有待于进一步研究。此外，当编码AP-3复合体β亚基的Ncap3b（NCU06569）基因缺失后，与缺失μ亚基表型具有相似性。综上所述，本研究表明AP-3复合体与丝状真菌纤维素酶分泌高度相关，为纤维素酶高产菌的进一步改造提升提供了新思路。

　　该研究得到国家973计划（2011CB707403，2011CBA00803）等科技计划的资助，相关研究成果发表在生物能源国际期刊Biotechnology for Biofuels。实验室客座博士研究生裴雪及中科院博士研究生樊飞宇为论文共同第一作者。

　　文章链接

　　突变体纤维素酶表达分泌

　　2%Avicel条件下蛋白及酶活测定（A）和SDS-PAGE蛋白电泳（B）

　　AP-3复合体介导的纤维素酶转运机制模型

（天津工生所供稿）