美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室研究人員近日發(fā)現，在65℃-70℃下從木質(zhì)纖維素中生產(chǎn)生物燃料是非常有利的。他們采用了一種很有前景的技術(shù)，在此溫度范圍內提高纖維素酶的能力將纖維素分解為發(fā)酵糖。使用該技術(shù)，研究人員成功改進(jìn)了一種高溫酶突變體，在所需的溫度范圍內具有較好的活性和穩定性。 研究人員采用了“B因子引導突變”方法，增強里氏木霉的內切葡聚糖酶EGI（TrEGI）的熱穩定性。里氏木霉是一種重要的生產(chǎn)纖維素酶的菌種。在高溫下使用纖維素酶水解木質(zhì)纖維素具有潛在的優(yōu)勢，包括在高溫預處理下粘度降低，微生物污染風(fēng)險減少，兼容性增強，這樣就具有了較高的固體負荷，此外還加快了傳質(zhì)和水解速度。不過(guò)，里氏木霉纖維素酶在50℃以上不太穩定，研究人員使用B因子方法改善了這種纖維素酶的熱穩定性。 像所有的蛋白質(zhì)一樣，纖維素酶是由單個(gè)氨基酸鏈連接在一起形成的，每一個(gè)氨基酸在給定的酶中具有一個(gè)“B因子”值，該數值對應于這種氨基酸的靈活性。具有較高B因子值的氨基酸靈活性越好。酶中最活躍的氨基酸在蛋白質(zhì)熱應力下最容易分離。因此需要通過(guò)突變氨基酸固定酶的這些部分，并降低它們的B因子值以支撐整體結構，這樣就增強了蛋白質(zhì)的熱穩定值。 在近期的美國化學(xué)學(xué)會(huì )全國會(huì )議上，研究人員展示了他們篩選的11000個(gè)TREGI突變體，隨后經(jīng)過(guò)50℃的預處理，最后確認了約500個(gè)變異菌種候選。使用B因子引導誘變，研究人員改造了纖維素酶TrEGI，在溫度范圍為50℃~60℃之間時(shí)，其活性為原纖維素酶對不溶性木質(zhì)纖維素基質(zhì)的兩倍。在模式菌株粗糙脈孢菌中經(jīng)過(guò)改造的纖維素酶TrEGI能夠在60℃時(shí)水解木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，其轉化效率與原纖維素酶TrEGI在50℃時(shí)一樣。經(jīng)過(guò)對比，研究人員發(fā)現TrEGI突變體在大腸桿菌提取物以及模式釀酒酵母菌中，在較高的溫度下活性較低。 研究表明，重組纖維素酶對于表達酶的活性和穩定性具有深遠的影響。這將對工程優(yōu)化酶的性能生產(chǎn)生物燃料具有指導意義。