中西秀樹教授團(tuán)隊(duì)李子杰副教授課題組在Journal of Agricultural and Food Chemistry發(fā)表釀酒酵母孢子表面展示體系構(gòu)建與調(diào)控的研究成果

　　近期，江南大學(xué)生物工程學(xué)院糖化學(xué)與生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中西秀樹教授團(tuán)隊(duì)在釀酒酵母孢子表面展示體系構(gòu)建與調(diào)控取得重要進(jìn)展，研究成果“Establishment of a novel cell surface display platform based on natural ”chitosan beads“ of yeast spores”封面正式發(fā)表于Journal of Agricultural and Food Chemistry（Top期刊、SCI一區(qū)期刊，IF=5.279） （https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c01983）。

 

　　細(xì)胞表面展示的宿主主要包括噬菌體、細(xì)菌、酵母和枯草芽孢桿菌芽孢。噬菌體一般不能展示分子量過大的蛋白，否則影響裝配和侵染；細(xì)菌對于真核來源的蛋白缺乏翻譯后修飾過程；酵母細(xì)胞對大分子多亞基蛋白跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)較為困難；芽孢通過衣殼蛋白展示，可能導(dǎo)致被展示蛋白折疊在膜內(nèi)?；谏鲜龃嬖诘膯栴}，開發(fā)普適性強(qiáng)、抗逆性好、高效穩(wěn)定的表面展示體系具有重要的科學(xué)意義。

 

　　盡管酵母表面展示系統(tǒng)已廣泛研究，基于釀酒酵母孢子建立表面展示平臺(tái)的研究尚未報(bào)道。本研究開發(fā)了一種基于釀酒酵母孢子天然“殼聚糖球”的新型細(xì)胞表面展示平臺(tái)。通過定點(diǎn)突變將殼聚糖酶改造成只保留結(jié)合能力的殼聚糖親和蛋白（CAP）；與CAP融合表達(dá)的綠色熒光蛋白GFP在體外和孢子內(nèi)均顯示出與孢子“殼聚糖球”強(qiáng)的結(jié)合能力。此外，該蛋白/酶展示系統(tǒng)能夠提升蛋白的酶學(xué)性質(zhì)和熱穩(wěn)定性。以香菇來源的β-木糖苷酶LXYL-P-2-CAP為例，孢子表面展示該酶表現(xiàn)出優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和重復(fù)使用性能（重復(fù)使用7個(gè)循環(huán)后保留初始活性的60%）、良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性能（8周后保留初始活性的75%）以及對濃度高達(dá)75%（v/v）有機(jī)試劑很強(qiáng)的耐受性。為了證明該展示體系的實(shí)用性，進(jìn)一步合成了抗癌藥物紫杉醇的中間體，最高轉(zhuǎn)化率為92%。本研究首次提出利用殼聚糖親和蛋白來構(gòu)建一個(gè)新型釀酒酵母孢子表面展示體系，其表面展示的蛋白不需要跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，且具有良好的抗逆性，為真核來源的多糖基化位點(diǎn)修飾以及多亞基結(jié)構(gòu)蛋白提供了可靠的細(xì)胞表面展示平臺(tái)。本研究建立的表面展示方法不僅可用于生物催化，還能廣泛應(yīng)用于食品、生物醫(yī)藥、材料及環(huán)境治理等領(lǐng)域。

 

　　李子杰副教授和高曉冬教授為論文共同通訊作者，李子杰副教授和江南大學(xué)2019級碩士生李婉杰為共同第一作者。上述研究得到了國家自然科學(xué)基金（32171475）、山東省重大科技創(chuàng)新工程（2019JZZY011006）和江蘇省研究生實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃（SJCX20_0743）等項(xiàng)目資助。

 

　　近年來中西秀樹教授團(tuán)隊(duì)以釀酒酵母孢子作為生物材料，在酶固定化及稀少糖合成領(lǐng)域等取得了豐碩成果，相關(guān)研究發(fā)表在ACS Catalysis （2022）、微生物學(xué)報(bào)（2022）、Journal of Agricultural and Food Chemistry （2020）、Journal of Fungi （2020）、Journal of Agricultural and Food Chemistry （2019）、Journal of Biological Chemistry（2017）等本領(lǐng)域權(quán)威期刊。