农业生物技术学报

作者：徐明洋, 李佳, 王伟, 张彩璇, 杨晨曦, 郝志敏

单位：1 河北农业大学 生命科学学院/河北省农业微生物生物信息利用技术创新中心,保定 071000; 2 北京工商大学 轻工科学与工程学院,北京 100048

关键词：棉酚,邻苯二酚2,3双加氧酶(C23O),原核表达,脱毒,分子对接,

基金：中央引导地方科技发展基金(236Z2905G); 河北省自然科学基金(C2023204095)

棉酚(gossypol, GOS)是一种天然存在于棉籽中的多酚类抗营养因子,其严重制约了棉籽副产品在食品和饲料行业的广泛应用。本研究团队在前期筛选出高效降解GOS的枯草芽胞杆菌 (Bacillus subtilis) 菌株M-15,并发现邻苯二酚2,3双加氧酶 (catechol2,3-dioxygenase, BsC23O)或为GOS降解过程中的关键酶。本研究旨在验证B. subtilis M-15中BsC23O对GOS的降解作用。通过qPCR技术验证在GOS的胁迫下BsC23O的表达水平变化,使用生物信息学方法对BsC23O的理化性质进行预测,利用大肠杆菌(Escherichia coli)表达系统诱导表达,并检测表达产物对棉酚的降解效果。此外,使用结构确认和分子对接探索了 BsC23O 和 GOS 之间潜在的相互作用机制。结果显示,在GOS的胁迫下BsC23O的表达量显著上调(P<0.05)。生物信息学分析表明,BsC23O基因编码的蛋白质由285个氨基酸组成,相对分子质量为31.564 65 kD,等电点为5.48。该蛋白无信号肽,结构相对稳定,属于亲水性蛋白质,主要定位于细胞质中,其结构具有2个主要结构域：位于 N 端的 VOC_BsCatE_like_N 结构域和位于 C 端的 VOC_BsCatE_like_C 结构域。此外,该蛋白含有23个潜在的磷酸化位点,主要由α-螺旋和无规卷曲组成。在原核表达体系中,BsC23O活性达97.79 U/L。表达产物可在1 h内降解29.42%的GOS。分子对接表明,GOS的多个苯环与口袋周围的残基形成疏水和共轭相互作用,促进稳定结合。本研究成功表达出活性较高的BsC23O,并验证其在GOS降解中起到了关键作用,这些发现为高效GOS降解技术的开发以及安全棉籽副产品利用的酶工程实践提供了关键理论支撑。

来源：2026年第1期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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