近日，中国科学院海洋研究所海藻遗传与发育课题组在硅藻β-甲壳素代谢及衍生物合成研究方面取得重要发现，研究成果在 Metabolites 期刊发表，为研究硅藻中甲壳素代谢的内在调控机制打下了基础，也为壳聚糖及壳寡糖的绿色工业化制备提供了一种潜在的新型生物酶。
硅藻是海洋初级生产力的主要贡献者，甲壳素（几丁质）是硅藻重要的碳积累产物，也是海洋中丰度最高的含氮多糖。硅藻源甲壳素为自然界存在较少的β型，与α-甲壳素相比，β-甲壳素分子间相互作用较弱，因此更容易用来合成高附加值衍生物，如壳聚糖和壳寡糖，二者在生物医学及工业生产领域已被广泛应用。目前甲壳素衍生物多依赖于化学法制备，虽然酶法制备壳聚糖和壳寡糖的研究已有报道，但很少有从β型甲壳素的天然生产者中挖掘生物酶的研究。
本研究从高产β-甲壳素的硅藻威氏海链藻（Thalassiosira weissflogii）中鉴定并克隆了几丁质脱乙酰酶（CDA）基因，并对其结构和酶学性质进行了研究。结果表明，几丁质脱乙酰酶全长序列（TwCDA）和N端截断序列（TwCDA-S）在大肠杆菌中表达后同时具有几丁质脱乙酰酶和几丁质酶活性。TwCDA和TwCDA-S均能催化低聚糖(GlcNAc)5的脱乙酰作用，与TwCDA-S相比，TwCDA具有较高的脱乙酰酶活性，并能催化β-甲壳素聚合物的脱乙酰作用。TwCDA-S对(GlcNAc)5有较高的甲壳素降解活性，最佳反应温度为35℃。相关结果为硅藻甲壳素代谢的调控机理研究打下基础，也为高活性甲壳素衍生物的制备提供了一种潜在的海洋源新型生物酶。
论文的第一作者为中国科学院海洋所硕士研究生程梦真，论文通讯作者为中国科学院海洋研究所副研究员邵展茹，该研究得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划及中国科学院青促会等项目的资助。
文章信息：
Cheng MZ, Shao ZR, Wang X, Lu C, Li S, Duan DL. Novel chitin deacetylase from Thalassiosira weissflogii highlights the potential for chitin derivative production. Metabolites. 2023, 13(3): 429.
https://doi.org/10.3390/metabo13030429
