近日，南京農業大學食品科技學院糖組學與糖生物工程研究中心Josef Voglmeir教授團隊在國際權威學術期刊《Green Chemistry》上在線發表了題為“Substrate promiscuities of a bacterial galactokinase and a glucose-1-phosphate uridyltransferase enable xylose salvaging”的研究論文。
該研究團隊發現來自Solitalea canadensis的半乳糖激酶 （ScGalK）具有廣泛的底物適應性，可以在三磷酸腺苷（ATP）存在的情況下將游離木糖（Xylose）轉化為木糖-1-磷酸（Xylose-1-P），這是第一個從自然界中發現的可以對木糖進行磷酸化的糖激酶。
此外，同樣來自Solitalea canadensis的葡萄糖-1-磷酸尿苷轉移酶（ScGPUT） 能夠在三磷酸尿苷（UTP）存在的情況下進一步將上述合成的木糖-1-磷酸（Xylose-1-P）轉化為尿苷二磷酸木糖 （UDP -木糖），從而可以作為木糖的活化糖基供體合成含有木糖的終末產物，實現木糖的循環再生利用。 這種雙酶“木糖再生補救途徑”（圖1b）是自17 年前在細菌中發現“巖藻糖再生補救途徑”（Science, 2005, 307 （5716）：1778-81） 后發現的另一種細菌中存在的新的“單糖再生補救途徑”，與已知的磷酸戊糖的木糖再生途徑（圖1a）相比，這種新型“木糖再生補救途徑”顯著降低了對輔助因子的需求，同時極大提高了原子經濟性（Atom economy）和碳效率（Carbon efficiency）。
該研究還發現，ScGalK催化木糖磷酸化反應可用于替代木糖化學法合成中的化學磷酸化步驟，立體選擇性地合成純的α-端基木糖-1-磷酸，而不是α-和β-兩種構型的混合物。
該論文發現的 ScGalK 和 ScGPUT 兩種酶在未來將成為合成UDP-木糖的有力工具，其底物價格低廉、酶活性和穩定性高等優點將為實現低成本高效生產UDP-木糖打下基礎，一旦實現了UDP-木糖的更大規模的工業化生產，生物學和醫學相關的含木糖糖綴合物的合成研究與應用也將獲得極大的促進和發展，同時也將為相關糖科學領域的研究工作提供極大的便利。
本研究工作以南京農業大學為第一單位。南京農業大學食品科技學院Josef Voglmeir教授和瑞典斯德哥爾摩大學G?ran Widmalm教授為該論文的共同通訊作者，南京農業大學食品科技學院2020級博士研究生石金敏和2018級碩士研究生吳婷婷為論文共同第一作者。本研究得到國家自然科學基金 （NSFC 31471703, 31671854, 31871793, 31871754）、瑞典研究委員會 （2017-03703）和the Knut and Alice Wallenberg 基金的資助。
日期：2022-04-08
該研究團隊發現來自Solitalea canadensis的半乳糖激酶 （ScGalK）具有廣泛的底物適應性，可以在三磷酸腺苷（ATP）存在的情況下將游離木糖（Xylose）轉化為木糖-1-磷酸（Xylose-1-P），這是第一個從自然界中發現的可以對木糖進行磷酸化的糖激酶。
此外，同樣來自Solitalea canadensis的葡萄糖-1-磷酸尿苷轉移酶（ScGPUT） 能夠在三磷酸尿苷（UTP）存在的情況下進一步將上述合成的木糖-1-磷酸（Xylose-1-P）轉化為尿苷二磷酸木糖 （UDP -木糖），從而可以作為木糖的活化糖基供體合成含有木糖的終末產物，實現木糖的循環再生利用。 這種雙酶“木糖再生補救途徑”（圖1b）是自17 年前在細菌中發現“巖藻糖再生補救途徑”（Science, 2005, 307 （5716）：1778-81） 后發現的另一種細菌中存在的新的“單糖再生補救途徑”，與已知的磷酸戊糖的木糖再生途徑（圖1a）相比，這種新型“木糖再生補救途徑”顯著降低了對輔助因子的需求，同時極大提高了原子經濟性（Atom economy）和碳效率（Carbon efficiency）。
該研究還發現，ScGalK催化木糖磷酸化反應可用于替代木糖化學法合成中的化學磷酸化步驟，立體選擇性地合成純的α-端基木糖-1-磷酸，而不是α-和β-兩種構型的混合物。
該論文發現的 ScGalK 和 ScGPUT 兩種酶在未來將成為合成UDP-木糖的有力工具，其底物價格低廉、酶活性和穩定性高等優點將為實現低成本高效生產UDP-木糖打下基礎，一旦實現了UDP-木糖的更大規模的工業化生產，生物學和醫學相關的含木糖糖綴合物的合成研究與應用也將獲得極大的促進和發展，同時也將為相關糖科學領域的研究工作提供極大的便利。
本研究工作以南京農業大學為第一單位。南京農業大學食品科技學院Josef Voglmeir教授和瑞典斯德哥爾摩大學G?ran Widmalm教授為該論文的共同通訊作者，南京農業大學食品科技學院2020級博士研究生石金敏和2018級碩士研究生吳婷婷為論文共同第一作者。本研究得到國家自然科學基金 （NSFC 31471703, 31671854, 31871793, 31871754）、瑞典研究委員會 （2017-03703）和the Knut and Alice Wallenberg 基金的資助。
日期：2022-04-08
