近日，中國海洋大學教授常耀光團隊從火色桿菌屬未定種SubArs3中鑒定出一個缺失A結構域的新型ι型卡拉膠酶基因，并將該基因在大腸桿菌中進行克隆與表達，獲得了目標蛋白 Cgi82_Fl。該蛋白具有專一性的ι型卡拉膠催化活性及耐堿性。相關成果發表于《農業與食品化學雜志》。
卡拉膠是一種從海洋紅藻中提取的天然陰離子硫酸化線性多糖，廣泛應用于食品、制藥和材料行業。根據硫酸酯基團的數量和位置，卡拉膠至少可分為15種類型。其中，κ型、ι型和λ型卡拉膠最為常見。ι型卡拉膠被廣泛用作食品膠凝劑和穩定劑、藥物遞送載體、水凝膠敷料、生物可降解材料組分等。低分子量ι型卡拉膠則具有更好的溶解性和生物利用度，還表現出抗氧化、抗凝血和免疫調節活性，在功能性食品開發中具有優勢。此外，ι型卡拉膠四糖已被證實可促進腸絨毛生長、修復受損的腸黏膜上皮，還能通過上調胰高血糖素樣肽-1抑制胰腺β細胞凋亡，進而改善胰島素抵抗。
研究從火色桿菌屬未定種SubArs3中鑒定出一個缺失A結構域的新型ι型卡拉膠酶基因，并將該基因在大腸桿菌中進行克隆與表達，獲得了目標蛋白Cgi82_Fl。該蛋白具有專一性的ι型卡拉膠催化活性及耐堿性。
研究團隊鑒定并表征了Cgi82_Fl —— 這是首個能在強堿性條件下保持高催化效率的 GH82 家族ι型卡拉膠酶，其最適催化條件為25℃、氫離子濃度指數10.5，且可專一性降解ι型卡拉膠。Cgi82_Fl 不具備典型的蓋狀結構，同時表現出氫離子濃度指數依賴性的水解模式：在中性pH條件下為持續內切型切割，而在堿性條件下則轉變為隨機切割。結構分析表明，該酶與底物的結合主要依賴靜電相互作用，這或許可以解釋其受氫離子濃度指數調控的水解行為。
定點突變實驗證實，乳酸是其關鍵酸性催化劑；而保守堿基的缺失則暗示該酶存在非經典催化機制，凸顯了GH82家族催化機制的多樣性。
相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5c10754