Microbulbifer sp.SH-1依赖褐藻胶裂解酶AlgSH6、AlgSH7和AlgSH17协同增效降解褐藻

褐藻是多糖、多酚、萜类等天然活性化合物的重要来源.然而,如何高效提取藻体内的活性物质是褐藻资源高值化利用的瓶颈问题.本文报道了一株高效降解褐藻的海洋细菌Microbulbifer sp.SH-1.该菌株在36 h内对海带、马尾藻、泡叶藻等褐藻的降解率达76.21%~96.31%.全基因组测序及基因注释结果发现, Microbulbifer sp.SH-1的基因组大小为4.68 Mbp,共编码3788个基因,包含3个对褐藻降解起关键作用的褐藻胶裂解酶基因algsh6、algsh7和algsh17.异源表达结果显示,重组酶AlgSH6、AlgSH7和AlgSH17对褐藻胶的降解活性分别为1577.29、15608.53和1709.18 U/mg.分子对接、薄层色谱(thin layer chromatography, TLC)及电喷雾质谱(electrospray ionization mass spectrometry, ESI-MS)分析表明, AlgSH7为内切型褐藻胶裂解酶,降解产物为聚合度(degree of polymerization, DP) 2~5的不饱和寡糖;AlgSH6与AlgSH17兼具内切活性和外切活性,二者单一降解产物均包含褐藻胶单糖及DP 2~5的寡糖.值得注意的是, AlgSH6与AlgSH17酶组合能够完全降解褐藻胶为单糖.此外, 3种酶两两组合的酶活性比单酶活性提高了20.51%~61.55%,三酶组合的活性提高了136.41%.以上结果表明,菌株Microbulbifer sp.SH-1通过褐藻胶裂解酶AlgSH6、AlgSH7及AlgSH17共同作用实现褐藻的高效降解,这为褐藻资源的开发利用提供了科学依据.