裂解多糖单加氧酶（Lytic polysaccharide monooxygenase，LPMO）是近年来碳水化合物活性酶（CAZymes）中新发现的一类金属酶，它们通过独特的氧化机制，可以高效切割常规水解酶难以降解的顽固多糖的糖苷键，在木质纤维素等生物质资源高效利用上具有重要应用价值。研究发现，约有30%的LPMO的催化结构域通过柔性连接体与碳水化合物结合模块（Carbohydrate-binding modules，CBM) 连接，但CBM在LPMO催化过程中的具体作用尚未充分明确。
本工作中，团队通过模块化工程证明CBM可提升LPMO的底物结合亲和力、酶活性、对H2O2的耐受性等，CBM的融合增强了LPMO对H2O2的有效消耗，从而在提高酶活性的同时避免铜活性中心的自氧化损伤。分子动力学模拟证实，CBM的融合使LPMO活性位点与多糖底物更紧密接触，进而促进多局部裂解并增强活性位点对H2O2的利用。该研究为开发新型高效的LPMO酶制剂应用于多糖生物质炼制提供了理论指导及实际案例。
近年来，尹恒团队一直致力于LPMO作用机制相关研究，在LPMO的挖掘和活性研究（Int. J. Biol. Macromol.，2015；Int. J. Biol. Macromol.，2019）、酶与底物相互作用机制（J. Phys. Chem. Lett.，2020）、光电催化驱动LPMO反应（Appl. Catal. B.，2020；Biochem. Eng. J.，2022）等方面取得了系列进展，并已获得相关授权专利。
相关研究成果以“Carbohydrate-Binding Modules Enhance H2O2 Tolerance by Promoting Lytic Polysaccharide Monooxygenase Active Site H2O2?Consumption”为题，发表在《生物化学杂志》（Journal of Biological Chemistry）上。该工作的第一作者是我所1805组博士研究生高娃。上述工作得到国家自然科学基金、ANSO联合研究专项、大连市科技创新基金等项目的支持。（文/图 高娃）
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jbc.2023.105573
