近日，王禄山团队马素研究员在纤维二糖脱氢酶电子传递机制的研究中取得新进展，相关研究成果以“Interdomain Linker of the Bioelecrocatalyst Cellobiose Dehydrogenase Governs the Electron Transfer”为题，发表在ACS旗下期刊ACS Catalysis（IF 13.700）上。王禄山教授团队齐鲁青年学者马素为论文唯一通讯作者。

纤维二糖脱氢酶（CDH, EC 1.1.99.18）是一种分泌型血红素黄素蛋白，是真菌胞外电子传递链的重要组成部分，作为水解酶系统与氧化酶系统的桥梁，在真菌木质纤维素降解中起到关键作用。CDH具有两个主要结构域：催化结构域和细胞色素结构域，中间由一段松散的肽段连接。其催化结构域归属于葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶超家族，类似于葡萄糖氧化酶。细胞色素结构域被认为是一种内置的氧化还原介质，可以介导电子直接传递到下游受体LPMO或者电极。结构域间连接肽段对于细胞色素结构域的灵活性和分子内分子间的电子传递效率起重要作用，但调控机制并未明确。两个子囊菌CDH晶体结构的解析为CDH电子传递机制的研究奠定了结构基础，它们的结构域具有封闭状态和开放状态，细胞色素结构域的迁移显著影响分子内/分子间的电子传递效率。酶的开放和封闭构象之间的切换取决于空间和静电界面的互补性以及结构域间连接肽的长度。为了探究多结构域酶电子传递的调控机制及CDH作为生物电催化剂的电化学性能，连接肽优化策略显示出很大的潜力。

在本研究中，我们从进化的角度探讨了结构域间连接肽在CDH间的差异。根据不同类CDH的序列保守性和结构信息，定义了具有连接肽段的不同功能区。以Neurospora crassaCDHIIA作为模式酶进行了突变体的构建、制备和表征，通过快速生化分析和电化学方法，以及分子动力学模拟验证，探究了连接肽对多结构域酶CDH分子内和分子间电子传递效率的调控机制。

图1.序列比对和频率分析对CDH连接肽的分组和定义。

通过研究观察到，连接肽两侧与结构域相邻的部分序列保守性高定义为附着区，内部的可变的连接子序列定义为可变区，在序列长度和氨基酸组成上均有较大差异。通过生化和电化学方法确定了连接体长度及其结构域附着对电子传递速率的影响，并模拟计算了CDH变体结构域之间的距离。本研究通过确定最小连接肽长度，观察延长连接肽的影响，以及测试连接肽附着部分对催化结构域的共价稳定性，阐明了连接肽对电子转移的调控机制。以进化为导向的结构域间连接肽的合理设计为优化多结构域酶的电子转移速率和最大化其生物电催化性能提供了一种可行策略。

王禄山教授团队长期从事难降解生物质的绿色转化方面的研究工作。近年来在多糖水解酶、氧化还原酶等重要酶类的结构与功能研究中取得了系列研究进展，相关成果已先后在ACS Catalysis, Carbohydrate Polymers, International Journal of Biological Macromolecules等多家期刊上发表。

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