Loop B3对GH7内切纤维素酶功能的影响机制

糖苷水解酶第七家族(GH7)包含内切和外切两类纤维素酶,其中对外切纤维素酶的研究较为成熟,但对内切纤维素酶的研究相对较少。本研究从嗜热真菌Myceliophthora thermophila的基因组中鉴定出一个新型GH7内切纤维素酶Mt Cel7b,其在60℃,pH 5.0时表现出最佳酶活力。在90℃孵育1 h后,Mt Cel7b仍能保留40%以上的活性。经过序列统计分析发现,Mt Cel7b loop B3存在长链型和短链型的进化差异,为了探究loop B3对内切纤维素酶结构和功能的影响,将MtCel7b的长链型loop B3进行截短,构建了B3^(cut)突变体。结果显示,B3^(cut)突变体在高温下的稳定性较野生型提高了约9%-44%,而其对3种纤维素底物的比活性降低了34%-74%。借助分子动力学模拟进一步分析显示,在突变体B3^(cut)中,其loop B3的截短导致催化裂隙两端的loop A3和loop B1发生了显著位移,缩小了催化口袋的空间结构,加强了催化位点周围的氢键作用网络,从而导致酶在高温下更加稳定。本研究阐明了loop B3在GH7内切纤维素酶中的重要作用,为酶分子的改良工作提供了新的参考。