食草动物消化道中新发现的酶复合物显示出可持续燃料和药物的前景

草食动物肠道真菌很有希望。请问Michelle O'Malley。加州大学圣巴巴拉分校的化学工程助理教授说：“我们所做的大多数与公众产生共鸣的方法是让奇怪的，意想不到的微生物脱离环境。”通常，她所谈论的环境是大型食草动物的肠道，例如牛，马或动物园动物。这就是她和她的研究同事发现可以设计用于满足人类需求的生物的地方。

在“自然微生物学”杂志上发表的研究结果中，O'Malley和20多位共同研究人员描述了在草食动物肠道真菌中发现的一种新的酶复合物，可能在可持续燃料和化学品中有应用。该论文的标题是“比较基因组学揭示的真菌纤维素酶的部件清单”。

酶是生物化学背后的动力，O'Malley的群体Anaeromyces robustus(以灰鲸命名，部分基于它在显微镜下的外观)发现的真菌- 具有不寻常和理想的特征，特别是转化能力木质纤维素从植物变成糖。

在A. robustus的独特结构中，单个酶被排列为一种大蛋白质质量或支架，称为纤维素体，因此它们彼此粘附并积聚，就像Legos一样。酶 - dockerin-上的结构允许酶插入支架机制。O'Malley解释说，结果是整个结构“将酶粘合在一起，以最大限度地影响植物的非食物部分。”这个过程与工业如何完成相同的事情形成鲜明对比，依靠自由浮动的酶混合物来分解生物质。

这种方法可以对纤维素生物燃料工厂产生影响，这些工厂从废弃产品 - 玉米壳和玉米棒 - 而不是可食用的谷物中生产乙醇，这是解决使用农业用地种植玉米作为燃料而不是食物的权衡的重大进步。“根据我们的初步证据，我们研究的酶有可能比现在使用的酶更适合工业用途，”博士Sean Gilmore博士说。O'Malley实验室的学生和论文的共同作者，他们在检查新真菌的基因组时也发现了新的酶。

在目前的纤维素生物燃料生产中，O'Malley解释说，“你需要有几种不同的”口味“酶来获得你想要的最终产品。每种酶都有不同的作用。这些酶作为一种鸡尾酒混合物加入，它们会随机相互碰撞以产生必要的反应物。我们发现的结构有什么不同之处在于酶被束缚，因此反应及其产物沿着装配线移动，扩大其活性以获得最大的影响而不是发生侥幸。”

类似的功能结构存在于细菌中，但它们在该环境中是完全不同的。“校长是一样的，但机器完全不同，”奥马利说。

“它表明它们是相互独立的，是为了分解纤维素材料，”Gilmore补充道。“他们从不同的地方开始进化，但却占据了同样的环境，因此他们以不同的方式发展了类似的结构。大自然有点推动他们这样做是有原因的;他们正在填补一个特定的利基市场。”

该报告首次描述了真菌中的纤维素体结构，并指出真菌通过一种称为“水平基因转移”的过程从细菌中“偷走”了一些部分。O'Malley将其描述为“与室友一起生活并养成一些习惯。真菌和细菌以不同方式进化这些机器，但沿途真菌从细菌中取出了他们喜欢的东西。这也是不同寻常的，特别是考虑到在生命树上，甚至原始的厌氧真菌，就像在这项研究中接受基因组测序的三种，在进化上更接近人类而不是细菌。这使得这种水平基因转移的实例“新颖，因为它是跳远，“奥马利说。

了解新发现的复合物使我们更好地了解纤维素如何转化为糖。“从生物技术的角度来看，这为我们提供了尝试建造类似复合物的配方，然后可以设计这种复合物以更有效地分解广泛存在的作物废弃物，”O'Malley指出。“这是增值生产的全部理念：你采取人们之前就会燃烧的东西，然后使用这些酶机器从中提取糖，然后将其喂给微生物，这些微生物可以为我们制造食物。这些真菌复合物可用于设计完全合成的装配线，以建造新型化学品和药品。“

该研究的关键过程之一是将真菌酶的基因组组装与其他生物量降解微生物的基因组组合进行比较，这只有通过基因组测序技术的最新突破才有可能实现，

Gilmore回忆起在观察序列而不是物理蛋白质时有'哇'时刻：“当我们得到序列时，我做的第一件事是按大小排序，在顶部你可以看到一个大的，未表征的蛋白质我想，'这不可能是正确的。'“

“我们曾经想过要找这样的东西，因为我们知道酶必须组装成某种东西，”奥马利补充说，“但我们不知道该寻找什么，除了那东西应该是大而重复的在结构上。

“找到东西很酷，工程师很少见，”奥马利补充道。我很自豪我们的研究试图平衡发现和工程方面的努力。并且研究不寻常的微生物提供了这样做的途径。“

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。