近日，团队在Ecotoxicology and Environmental Safety（SCI 2区，影响因子6.7996）在线发表了题为Detoxification of tetracycline and synthetic dyes by a newly characterized Lentinula edodes laccase, and safety assessment using proteomic analysis的研究论文。该研究鉴定并克隆了一个香菇中基质利用的关键漆酶LeLac12，证明该漆酶具有降解四环素和合成染料的能力，证明香菇可以通过分泌漆酶来消除生长中的抗生素和染料污染，保证了香菇的绿色生产，同时为香菇中基质利用关键酶的挖掘奠定了基础。赵书雪为论文第一作者，于浩副教授和胡春辉博士为共同通讯作者。

香菇是世界上产量最大的食用菌。香菇利用一系列水解酶和氧化酶对底物进行降解，其中漆酶是真菌降解木质纤维素和环境污染物的主要酶之一。漆酶不仅可以对木质素进行解聚，也是真菌降解污染物，保护自身安全的重要酶系。为了对香菇中参与基质利用和污染物分解的关键漆酶进行挖掘，该研究利用蛋白质组技术检测了香菇菌丝生长过程中分泌蛋白的表达情况（图1），总共检测到935个蛋白，其中151个为CAZymes，11个蛋白酶，3个酯酶，4个磷酸酶。其中鉴定到了7个漆酶。对其中表达丰度较高的一个漆酶A0A1Q3E0A2（命名为LeLac12）进行了分析和进一步研究。

图1 香菇菌丝生长过程中分泌蛋白质组

该研究利用毕赤酵母对漆酶LeLac12进行异源表达。纯化后的漆酶以ABTS为最适底物，最适温度为30 ℃，最适pH为3.0（图2）。研究发现，该酶对四环素和染料有较好的降解效果，通过研究确定了LeLac12降解四环素和染料的最适反应条件。

图2 漆酶LeLac12的酶学性质研究

该研究利用LC-MS等技术鉴定了反应产物，推测漆酶降解四环素和酸性绿25的降解途径（图3）。研究过程中发现漆酶降解四环素依赖于中间介体，而降解酸性绿25不需要中间介体。尝试用漆酶降解混合体系中的四环素和酸性绿25，发现在混合体系中不需要额外添加中间介体四环素的降解效率能达到97%，而酸性绿25的降解效率也能在96%以上。这表明该漆酶对于污染物四环素和酸性绿都有较强的降解能力

图3 漆酶LeLac12降解四环素的代谢途径

污染物生物修复的关键点之一就是要将污染物转化为无毒无害的物质。为了验证这一点，该研究利用大肠杆菌抑制试验，验证了四环素降解产物对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌不存在抑菌活性。进一步，通过蛋白质组学技术研究漆酶降解四环素和酸性绿25的产物对大肠杆菌生长的影响（图4）。研究发现，四环素主要影响大肠杆菌碳代谢、丙酮酸代谢、糖酵解和DNA合成和复制相关代谢过程，酸性绿25主要影响碳代谢和ATP的生成，而漆酶处理后对这些过程的影响显著降低。从而进一步确认了香菇自身分泌的漆酶可以将污染物四环素和酸性绿降解为无毒无害的物质。

本研究为食用菌漆酶在处理生产中的四环素和染料污染提供了理论依据，为香菇食品安全和绿色生产提供了研究基础。

图4 四环素和酸性绿25及其降解产物对大肠杆菌蛋白表达的影响

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116324