南京农业大学食品科技学院Josef Voglmeir 教授团队在Solitalea canadensis中发现“木糖再生补救途径”

　　近日，南京农业大学食品科技学院糖组学与糖生物工程研究中心Josef Voglmeir教授团队在国际权威学术期刊《Green Chemistry》上在线发表了题为“Substrate promiscuities of a bacterial galactokinase and a glucose-1-phosphate uridyltransferase enable xylose salvaging”的研究论文。

 

　　该研究团队发现来自Solitalea canadensis的半乳糖激酶 （ScGalK）具有广泛的底物适应性，可以在三磷酸腺苷（ATP）存在的情况下将游离木糖（Xylose）转化为木糖-1-磷酸（Xylose-1-P），这是第一个从自然界中发现的可以对木糖进行磷酸化的糖激酶。

 

　　此外，同样来自Solitalea canadensis的葡萄糖-1-磷酸尿苷转移酶（ScGPUT） 能够在三磷酸尿苷（UTP）存在的情况下进一步将上述合成的木糖-1-磷酸（Xylose-1-P）转化为尿苷二磷酸木糖 （UDP -木糖），从而可以作为木糖的活化糖基供体合成含有木糖的终末产物，实现木糖的循环再生利用。 这种双酶“木糖再生补救途径”（图1b）是自17 年前在细菌中发现“岩藻糖再生补救途径”（Science, 2005, 307 （5716）：1778-81） 后发现的另一种细菌中存在的新的“单糖再生补救途径”，与已知的磷酸戊糖的木糖再生途径（图1a）相比，这种新型“木糖再生补救途径”显著降低了对辅助因子的需求，同时极大提高了原子经济性（Atom economy）和碳效率（Carbon efficiency）。

 

　　该研究还发现，ScGalK催化木糖磷酸化反应可用于替代木糖化学法合成中的化学磷酸化步骤，立体选择性地合成纯的α-端基木糖-1-磷酸，而不是α-和β-两种构型的混合物。

 

　　该论文发现的 ScGalK 和 ScGPUT 两种酶在未来将成为合成UDP-木糖的有力工具，其底物价格低廉、酶活性和稳定性高等优点将为实现低成本高效生产UDP-木糖打下基础，一旦实现了UDP-木糖的更大规模的工业化生产，生物学和医学相关的含木糖糖缀合物的合成研究与应用也将获得极大的促进和发展，同时也将为相关糖科学领域的研究工作提供极大的便利。

 

　　本研究工作以南京农业大学为第一单位。南京农业大学食品科技学院Josef Voglmeir教授和瑞典斯德哥尔摩大学G?ran Widmalm教授为该论文的共同通讯作者，南京农业大学食品科技学院2020级博士研究生石金敏和2018级硕士研究生吴婷婷为论文共同第一作者。本研究得到国家自然科学基金 （NSFC 31471703, 31671854, 31871793, 31871754）、瑞典研究委员会 （2017-03703）和the Knut and Alice Wallenberg 基金的资助。