通常認為，CBMs（carbohydrate-binding modules，碳水化合物結合模塊）與多糖底物結合，能通過定向效應與鄰近效應提高酶的催化能力。研究人員已對CBMs開展了大量研究，但是其對糖苷水解酶催化特性和熱穩(wěn)定性
影響，仍未有明確結論。
近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所微生物資源團隊李福利研究員團隊與山東大學王祿山教授團隊合作，以來源于極端嗜熱厭氧菌Caldicellulosiruptor sp. F32的糖苷水解酶（glycoside hydrolase，GH）11家族木聚糖酶和GH10家族木聚糖酶作為研究對象，系統(tǒng)分析了CBMs對木質纖維素酶熱穩(wěn)定性的影響，提出并豐富了多模塊纖維素酶熱適應性進化機制。相關成果于近日 在線發(fā)表在Appl Environ Microbiol（Meng, et al, Appl Environ Microbiol, 2015, 81(6): 2006-2014）。
研究發(fā)現(xiàn)，CBMs對木聚糖酶熱穩(wěn)定性具有決定性作用。GH11家族木聚糖酶CBMs缺失，導致蛋白質熱穩(wěn)定性提高，而GH10家族木聚糖酶CBMs缺失則降低酶的熱穩(wěn)定性。通過同源建模及等溫滴定量熱實驗發(fā)現(xiàn)，木聚糖酶的耐熱性不僅取決于單個模塊的性質，還取決于蛋白質內(nèi)的模塊間相互作用；進一步通過化學交聯(lián)法實驗驗證該推斷，證明模塊間是否存在相互作用決定了CBMs對木聚糖酶熱穩(wěn)定性的影響。
通過分析多個GH10和GH11家族木聚糖酶的Linker序列，發(fā)現(xiàn)GH11家族木聚糖酶linker具有高絲氨酸和蘇氨酸含量，或脯氨酸含量。因此，linker具有強剛性，導致蛋白采取伸展構象，從而決定了GH11家族木聚糖酶不具有模塊間相互作用。多模塊糖苷水解酶熱穩(wěn)定性是氨基酸序列及模塊間非共價相互作用共同進化的結果，蛋白質整體結構上的剛性和催化中心柔性之間的平衡，共同決定了酶的熱穩(wěn)定性。
上述研究獲得了科技部973計劃、國家自然科學基金等的支持。
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http://aem.asm.org/content/early/2015/01/05/AEM.03677-14.abstract
