纤维二糖脱氢酶与纤维素酶的协同作用的研究

纤维素的高效酶水解是纤维素生物质炼制的主要瓶颈之一。纤维二糖在纤维素酶的合成和酶解调控中起着重要的作用。低浓度的纤维二糖诱导纤维素酶的合成，而高浓度时则对纤维素酶的合成有阻遏作用。因此，纤维二糖在体内的进一步代谢，是其能否作为诱导物的关键。纤维二糖脱氢酶(CDH)是纤维二糖的代谢途径之一，体外添加CDH，可以增强纤维素酶对纤维素的降解。但过量的CDH会产生过多的羟基自由基，导致纤维素酶的失活，在离体系统中较难把握添加量。里氏木霉是重要的工业纤维素酶的生产菌，本研究拟在里氏木霉中引入外源纤维二糖脱氢酶基因cdh，体内研究纤维二糖脱氢酶在纤维二糖的积累和纤维素酶合成调控上的影响，阐明CDH与纤维素酶系的协同作用机理，更好的消除纤维二糖对纤维素酶系合成的阻遏作用；同时，为进一步优化CDH和纤维素酶系的共表达条件，构建经济有效转化纤维素的新策略奠定基础。

本项目拟在里氏木霉中引入纤维二糖脱氢酶基因cdh，体内研究纤维二糖脱氢酶在纤维二糖的积累和纤维素酶合成调控上的影响，阐明纤维二糖脱氢酶与纤维素酶的协同作用机理，更好的消除纤维二糖对纤维素酶合成的阻遏作用。针对这一研究目的，计划开展如下两方面的研究工作：（1）黄孢原毛平革菌的cdh基因在里氏木霉中表达；（2）通过纤维二糖脱氢酶对纤维二糖积累的影响以及对纤维素酶系合成的影响，明确纤维二糖脱氢酶与纤维素酶系在纤维素降解过程中的协同作用。在实际执行过程中，本项目完成了黄孢原毛平革菌来源的纤维二糖脱氢酶cdh基因的克隆，表达、纯化及酶性质的表征，在体外实验中研究了纤维二糖脱氢酶与纤维素酶的协同作用，同时在里氏木霉中引入纤维二糖脱氢酶基因cdh，体内研究了纤维二糖脱氢酶在纤维二糖的积累和纤维素酶合成调控上的影响，验证了纤维二糖脱氢酶与纤维素酶的协同作用，且在不同碳源的情况下研究了该协同作用的普遍性。该研究可为构建经济有效转化纤维素的新策略提供新的线索。