近期，江南大學(xué)生物工程學(xué)院糖化學(xué)與生物技術(shù)教育部重點實驗室中西秀樹教授團隊在釀酒酵母孢子表面展示體系構(gòu)建與調(diào)控取得重要進(jìn)展，研究成果“Establishment of a novel cell surface display platform based on natural ”chitosan beads“ of yeast spores”封面正式發(fā)表于Journal of Agricultural and Food Chemistry（Top期刊、SCI一區(qū)期刊，IF=5.279） （https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c01983）。

 

　　細(xì)胞表面展示的宿主主要包括噬菌體、細(xì)菌、酵母和枯草芽孢桿菌芽孢。噬菌體一般不能展示分子量過大的蛋白，否則影響裝配和侵染；細(xì)菌對于真核來源的蛋白缺乏翻譯后修飾過程；酵母細(xì)胞對大分子多亞基蛋白跨膜轉(zhuǎn)運較為困難；芽孢通過衣殼蛋白展示，可能導(dǎo)致被展示蛋白折疊在膜內(nèi)。基于上述存在的問題，開發(fā)普適性強、抗逆性好、高效穩(wěn)定的表面展示體系具有重要的科學(xué)意義。

 

　　盡管酵母表面展示系統(tǒng)已廣泛研究，基于釀酒酵母孢子建立表面展示平臺的研究尚未報道。本研究開發(fā)了一種基于釀酒酵母孢子天然“殼聚糖球”的新型細(xì)胞表面展示平臺。通過定點突變將殼聚糖酶改造成只保留結(jié)合能力的殼聚糖親和蛋白（CAP）；與CAP融合表達(dá)的綠色熒光蛋白GFP在體外和孢子內(nèi)均顯示出與孢子“殼聚糖球”強的結(jié)合能力。此外，該蛋白/酶展示系統(tǒng)能夠提升蛋白的酶學(xué)性質(zhì)和熱穩(wěn)定性。以香菇來源的β-木糖苷酶LXYL-P-2-CAP為例，孢子表面展示該酶表現(xiàn)出優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和重復(fù)使用性能（重復(fù)使用7個循環(huán)后保留初始活性的60%）、良好的儲存穩(wěn)定性能（8周后保留初始活性的75%）以及對濃度高達(dá)75%（v/v）有機試劑很強的耐受性。為了證明該展示體系的實用性，進(jìn)一步合成了抗癌藥物紫杉醇的中間體，最高轉(zhuǎn)化率為92%。本研究首次提出利用殼聚糖親和蛋白來構(gòu)建一個新型釀酒酵母孢子表面展示體系，其表面展示的蛋白不需要跨膜轉(zhuǎn)運，且具有良好的抗逆性，為真核來源的多糖基化位點修飾以及多亞基結(jié)構(gòu)蛋白提供了可靠的細(xì)胞表面展示平臺。本研究建立的表面展示方法不僅可用于生物催化，還能廣泛應(yīng)用于食品、生物醫(yī)藥、材料及環(huán)境治理等領(lǐng)域。

 

　　李子杰副教授和高曉冬教授為論文共同通訊作者，李子杰副教授和江南大學(xué)2019級碩士生李婉杰為共同第一作者。上述研究得到了國家自然科學(xué)基金（32171475）、山東省重大科技創(chuàng)新工程（2019JZZY011006）和江蘇省研究生實踐創(chuàng)新計劃（SJCX20_0743）等項目資助。

 

　　近年來中西秀樹教授團隊以釀酒酵母孢子作為生物材料，在酶固定化及稀少糖合成領(lǐng)域等取得了豐碩成果，相關(guān)研究發(fā)表在ACS Catalysis （2022）、微生物學(xué)報（2022）、Journal of Agricultural and Food Chemistry （2020）、Journal of Fungi （2020）、Journal of Agricultural and Food Chemistry （2019）、Journal of Biological Chemistry（2017）等本領(lǐng)域權(quán)威期刊。