齊魯網·閃電新聞6月23日訊 利用微生物高效降解木質纖維素成為可發酵糖，可以為綠色生物制造與生物能源開發提供廉價碳源，是實現秸稈類生物質高效利用的重要方向。熱纖梭菌通過分泌多酶復合體——纖維小體，能夠高效降解木質纖維素，是生物煉制和綠色生物制造中重要的底盤菌株。纖維小體的表達量決定了菌株對底物降解糖化的效率，因此提高其表達水平是其工業應用的核心需求。纖維小體由數十種酶和支架蛋白組成，結構和調控極其復雜，如何通過基因工程手段提高其產量仍然是亟待解決的難題。

針對上述問題，近日，青島能源所先進生物煉制與合成研究組在研究熱纖梭菌纖維小體的底物感應調控機制時，通過敲除多種蛋白酶來鑒定參與信號跨膜傳導的調控因子，意外發現一種HtrA家族胞外蛋白酶（命名為HtrA1），雖然HtrA1不參與纖維小體的底物感應調控機制，但htrA1基因的敲除能夠顯著提升熱纖梭菌纖維小體的產量。HtrA家族蛋白通常具有蛋白酶和分子伴侶的活性，參與胞外蛋白的質量控制。進一步對敲除菌株ΔhtrA1的研究發現，htrA1基因的缺失使纖維小體的表達提升了接近50%，且并不影響熱纖梭菌的生長和纖維小體的比酶活性，說明HtrA1主要發揮胞外蛋白酶的功能，而非分子伴侶作用，并通過降解作用負向調控纖維小體的水平。隨著纖維小體表達量的增多，與對照菌株相比，ΔhtrA1在進行全細胞纖維素糖化時，表現出顯著的性能提升。因此，ΔhtrA1為木質纖維素糖化和生物煉制提供了一種新型高效底盤菌株。

圖1 通過敲除htrA1基因實現熱纖梭菌纖維小體表達增加和糖化效果提升

本研究首次通過單個基因的敲除實現了纖維小體產量的提升，發現熱纖梭菌HtrA1蛋白酶作為翻譯后調控因子，具備負向調控其纖維小體豐度的能力。這一研究強調了翻譯后調控在微生物菌株改造中的巨大潛力，為熱纖梭菌及其它纖維素降解菌的基因工程改造和應用提供了全新視角。

閃電新聞記者 于瀟  報道

[責任編輯：于瀟 曾憲琳 楊本敬 劉暢]

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