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      研究揭示了細菌的蛋白質途徑 以消化堅韌的纖維素
      
			
      
				2019-01-24 11:04:17
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      纖維素是由復雜的葡萄糖連接鏈構成的堅韌的生物聚合物，為綠色植物的細胞壁提供結構?？茖W家們希望，總有一天，這種無處不在的構造塊，即地球上最豐富的多糖，充斥著太陽能，有朝一日將成為清潔能源生物燃料的廉價和可靠的原料。
      

      研究揭示了細菌的蛋白質途徑 以消化堅韌的纖維素
      

      太平洋西北國家實驗室和威斯康星大學麥迪遜分校的科學家最近通過調查纖維桿菌琥珀酸S85(一種在奶牛和其他食草動物瘤胃中發(fā)現(xiàn)的厭氧細菌)解開了如何分解植物物質中的纖維素的神秘面紗。大多數(shù)厭氧微生物用纖維素酶降解纖維素，纖維素酶是自然界微生物消化機器的多酶蛋白復合物。但研究小組負責人Stephen Callister，手稿作者Meagan C. Burnet及其同事的新研究表明，F(xiàn)。succinogenes S85采用了另一種機制。
      

      研究人員試圖找出大多數(shù)細菌的纖維素降解酶所在的位置。他們是在細胞外的環(huán)境中嗎?在它的外膜，還是在它的周圍?他們總結說，纖維素降解發(fā)生在細胞外而不是內部。“我們認為較大的纖維素結構在細胞外的環(huán)境中會降解，”伯內特說。研究人員發(fā)現(xiàn)大多數(shù)CAZymes或碳水化合物活性酶，包括纖維素降解酶。他們還發(fā)現(xiàn)酶可以分解纖維素周質中較小的纖維素亞基，纖維糊精。
      

      “有趣的是，我們的數(shù)據(jù)證明，F(xiàn)。succinogenes的纖維素降解涉及使用纖維泥和菌毛蛋白，”Burnet補充道，在其他細菌中命名一些與此過程無關的蛋白質。纖維素粘液蛋白在纖維素降解期間具有相對高的豐度，并且是纖維桿菌蛋白質組的一部分。他們可能參與細胞對纖維素的粘附。
      

      在地球上的所有生物聚合物中，纖維素是最豐富的。尋找打破其堅固結構的關鍵將加速通過將植物材料轉化為燃料的清潔能源未來之旅。將復雜分子分解為更簡單的分子對于將物質的潛在能量轉化為高辛烷值，液體和便攜式燃料是必要的。但纖維素是一種長鏈有機聚合物; 打破其復雜分子是困難的。
      

      通過這項額外的研究，F(xiàn)。succinogenes S85中的纖維素降解蛋白質機制更接近于解決，并且它們仍然是理解細菌如何起作用的核心。這些機制最終可以導致酶纖維素轉化為生物燃料的更好優(yōu)化。
      

      目前的研究通過假設該細菌中纖維素降解的不同機制而增加了之前的研究。它發(fā)現(xiàn)大部分纖維素降解發(fā)生在纖維素和細菌外膜之間的一個小空間內; 纖維粘液蛋白似乎在產生這種纖維素解構空間方面很重要。F. succinogenes S85纖維素降解機制現(xiàn)在至少對未來的研究人員來說更清晰，Burnet說。“這篇論文讓我們向前邁進了一步。”
      

      為了了解它們可以添加到先前關于F. succinogenes S85的纖維素降解機制的研究中，研究人員進行了三次實驗。
      

      其中一個，威斯康星大學麥迪遜分校的Garret Suen和他的研究生Anthony Neumann對纖維素和葡萄糖上生長的F. succinogenes S85進行了RNA測序。他們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)纖維粘液和菌毛蛋白在纖維素中的表達比在葡萄糖中的表達更多。這可能表明它們參與結合纖維素。
      

      在PNNL的環(huán)境分子科學實驗室(EMSL)，Burnet使用纖維素上生長的細菌的亞細胞分餾來分離其外膜，周質和細胞外培養(yǎng)基蛋白。隨后的質譜分析顯示在細胞外培養(yǎng)基中分離的蛋白質和大量獨特酶的重疊。
      

      伯內特說，對F. succinogenes S85中發(fā)現(xiàn)的蛋白質進行基因敲除研究以評估對纖維素降解的影響將會很有趣。降解是降低還是保持不變?如果是前者，她說，“我們知道，無論我們淘汰什么，都可能在降解纖維素方面發(fā)揮作用。”
      
			

			
        
      
			
      
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