羅曉春教授課題組在Communications Biology雜志線上發(fā)表論文揭示細(xì)菌的羽毛降解機(jī)制
4月22日，我院羅曉春教授課題組在Communications Biology雜志線上發(fā)表了一篇題為The feather degradation mechanisms of a new Streptomyces sp. isolate SCUT-3的論文，碩士研究生李志偉為該文第一作者。（論文鏈接https://www.nature.com/articles/s42003-020-0918-0）
全球羽毛年產(chǎn)量超1000萬噸，羽毛蛋白含量約85%，是自然界中蛋白含量最高的生物質(zhì)之一。羽毛由含大量二硫鍵的角蛋白緊密折疊而成，很難被降解利用?，F(xiàn)有的羽毛粉生產(chǎn)工藝通過物理的高溫高壓膨化作用，因釋放大量廢氣環(huán)保壓力巨大。酶和生物降解是羽毛回收的綠色途徑。以往的研究主要集中在角蛋白酶的開發(fā)上，然而在二硫鍵破壞之前，酶很難接近角蛋白，水解效率很低。
羅曉春教授課題組在多年羽毛降解研究中，篩選了一株新的羽毛降解菌Streptomyces sp.? SCUT-3，該菌可高效降解羽毛，其固體發(fā)酵工藝可將羽毛中難以降解的角蛋白（85%），轉(zhuǎn)化為可溶的氨基酸（32.5%）及多肽（17.3%）。該菌的發(fā)現(xiàn)刷新了以往的羽毛降解菌效率，目前相關(guān)工藝正在中試轉(zhuǎn)化，獲得的羽毛粉是非常好的動(dòng)物、植物和微生物蛋白質(zhì)營養(yǎng)，有望在飼料行業(yè)中替代價(jià)格昂貴的稀缺魚粉飼料蛋白源。相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)化將推動(dòng)有關(guān)行業(yè)的發(fā)展。
降解羽毛在植物、動(dòng)物、微生物生長中的作用
細(xì)菌羽毛降解機(jī)制圖
該論文進(jìn)一步揭示了羽毛降解菌除角蛋白以外的機(jī)制。細(xì)菌對(duì)羽毛的降解利用，并不是一個(gè)簡單的胞外角蛋白水解，而是一個(gè)系統(tǒng)的過程。論文揭示了鏈霉菌含硫還原物質(zhì)外泌對(duì)二硫鍵的還原、外泌蛋白酶對(duì)角蛋白的水解、膜上的氨基酸/肽的轉(zhuǎn)運(yùn)、胞內(nèi)的氨基酸代謝調(diào)控、鐵離子的轉(zhuǎn)運(yùn)及有氧呼吸等可能的機(jī)制。相關(guān)研究有助于理解羽毛在生物圈中的循環(huán)機(jī)制，并為羽毛降解菌的生物工程改造提供除角蛋白酶以外的靶點(diǎn)。
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