近日，动科学院动物消化道营养国际联合研究中心在期刊《Biotechnology Advances》上发表了一篇题为“Carbohydrate-binding modules facilitate the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass: Releasing reducing sugars and dissociative lignin available for producing biofuels and chemicals”的综述，该文章综述报道了碳水化合物结合模块（CBMs）促进木质纤维素生物质酶解产生还原性糖和游离木质素的分子机制以及CBMs融合酶的分子设计与改造在工业生产中的应用潜力。

微生物对木质纤维素生物质的降解和利用实质上是由其分泌的一系列碳水化合物活性酶（Carbohydrate active enzymes, CAZymes）介导的，非催化性的碳水化合物结合模块（Carbohydrate-binding modules, CBMs）大多数通过肽链与模块化CAZymes的催化区域紧密相连并帮助酶识别、黏附底物以便更好地发挥酶解作用。CBMs广泛来源于细菌、真核生物、古菌以及病毒等微生物。依据CBMs底物结合口袋的拓扑结构，可将CBMs分为A、B、C三种不同类型。A型CBMs又称为平面结合型（Surface-binding type），通常结合微晶纤维素的微观平面层。B型CBMs又称为内结合型（Endo-binding type），一般内部结合多糖主链。C型CBMs又称为外结合型（Exo-binding type），倾向于结合单糖、二糖以及侧链糖基。

三种类型的CBMs协同参与纤维素与半纤维素酶解的过程主要分为：识别—黏附—线穿—水解四步。四步连续的循环释放出大量的还原性糖，既可作为反刍动物的能量来源，也可进一步应用在生物质能源的转化中。此外，阐述影响CBM-底物相互作用的因素有利于理解CBMs促进酶解反应的分子机理，进而对CBMs融合酶进行合理设计与定向改造，以便更好地在应用于工业生产，不仅可以增加社会效益，还能开发可再生生物质能源，减少对化石燃料的依赖。

南京农业大学动物消化道营养国际联合研究中心博士研究生施其成为第一作者，南京农业大学成艳芬教授和中国农业科学院北京畜牧兽医研究所涂涛副研究员为共同通讯作者。中国工程院院士姚斌研究员和美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Isaac Cann教授参与并指导了该工作。该研究得到了国家重点研发计划（2021YFD1300302）和国家自然科学基金项目（32061143034、32161143028）的支持。

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2023.108126