美國勞倫斯伯克利國家實驗室研究人員近日發(fā)現(xiàn)，在65℃-70℃下從木質(zhì)纖維素中生產(chǎn)生物燃料是非常有利的。他們采用了一種很有前景的技術(shù)，在此溫度范圍內(nèi)提高纖維素酶的能力將纖維素分解為發(fā)酵糖。使用該技術(shù)，研究人員成功改進了一種高溫酶突變體，在所需的溫度范圍內(nèi)具有較好的活性和穩(wěn)定性。 研究人員采用了“B因子引導(dǎo)突變”方法，增強里氏木霉的內(nèi)切葡聚糖酶EGI（TrEGI）的熱穩(wěn)定性。里氏木霉是一種重要的生產(chǎn)纖維素酶的菌種。在高溫下使用纖維素酶水解木質(zhì)纖維素具有潛在的優(yōu)勢，包括在高溫預(yù)處理下粘度降低，微生物污染風(fēng)險減少，兼容性增強，這樣就具有了較高的固體負(fù)荷，此外還加快了傳質(zhì)和水解速度。不過，里氏木霉纖維素酶在50℃以上不太穩(wěn)定，研究人員使用B因子方法改善了這種纖維素酶的熱穩(wěn)定性。 像所有的蛋白質(zhì)一樣，纖維素酶是由單個氨基酸鏈連接在一起形成的，每一個氨基酸在給定的酶中具有一個“B因子”值，該數(shù)值對應(yīng)于這種氨基酸的靈活性。具有較高B因子值的氨基酸靈活性越好。酶中最活躍的氨基酸在蛋白質(zhì)熱應(yīng)力下最容易分離。因此需要通過突變氨基酸固定酶的這些部分，并降低它們的B因子值以支撐整體結(jié)構(gòu)，這樣就增強了蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定值。 在近期的美國化學(xué)學(xué)會全國會議上，研究人員展示了他們篩選的11000個TREGI突變體，隨后經(jīng)過50℃的預(yù)處理，最后確認(rèn)了約500個變異菌種候選。使用B因子引導(dǎo)誘變，研究人員改造了纖維素酶TrEGI，在溫度范圍為50℃~60℃之間時，其活性為原纖維素酶對不溶性木質(zhì)纖維素基質(zhì)的兩倍。在模式菌株粗糙脈孢菌中經(jīng)過改造的纖維素酶TrEGI能夠在60℃時水解木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，其轉(zhuǎn)化效率與原纖維素酶TrEGI在50℃時一樣。經(jīng)過對比，研究人員發(fā)現(xiàn)TrEGI突變體在大腸桿菌提取物以及模式釀酒酵母菌中，在較高的溫度下活性較低。 研究表明，重組纖維素酶對于表達酶的活性和穩(wěn)定性具有深遠(yuǎn)的影響。這將對工程優(yōu)化酶的性能生產(chǎn)生物燃料具有指導(dǎo)意義。