2026年7月，青岛农业大学山东省应用真菌重点实验室团队在食用菌高效利用农业废弃物领域取得重要进展。相关研究成果以“Multiomics Identification and Structural Dynamics of PeXyn1: A Novel GH11 Xylanase from Pleurotus eryngii for Substrate Utilization”为题，正式发表于国际农业与食品化学领域顶级期刊 Journal of Agricultural and Food Chemistry（中科院1区 top，IF=6.7）。

我国是农业大国，每年产生大量如玉米芯、秸秆等木质纤维素类农业废弃物。利用这些农业废弃物栽培食用菌，不仅能实现资源的循环利用，也是目前食用菌产业绿色发展的重要途径。杏鲍菇（Pleurotus eryngii）作为一种深受消费者喜爱的珍稀食用菌，具有极强的木质纤维素降解能力。然而，其降解半纤维素（特别是木聚糖）的核心关键酶——木聚糖酶的分子机制，长期以来却鲜为人知，这限制了杏鲍菇对复杂农业废弃物的高效利用。

围绕“杏鲍菇如何高效降解和利用农业废弃物”这一核心科学问题，青岛农业大学山东省应用真菌重点实验室团队开展了深入研究。研究团队在全球范围内首次利用多组学（转录组学与蛋白质组学）联合技术，成功从杏鲍菇中鉴定并克隆出一种受纤维素显著诱导的新型 GH11 家族木聚糖酶基因（命名为 PeXyn1）。

为了深入解析该酶的特性，研究人员在毕赤酵母（Pichia pastoris）和大肠杆菌（Escherichia coli）中成功实现了 PeXyn1 的异源表达与纯化。研究表明，重组 PeXyn1 表现出优异的工业应用潜力：该酶的最适 pH 值为 4.5，最适温度为 50 °C，并在较宽的 pH 范围 (4.5-7.5) 内表现出卓越的稳定性。纯化后的 PeXyn1 能够高效糖化玉米芯，在短时间内释放大量还原糖，证实了其在农业废弃物资源化利用中的巨大潜力。

利用蛋白质结构预测工具 AlphaFold 3，首次解析了 PeXyn1 的“模块化三维结构”。 PeXyn1 具有一个催化核心结构域（GH11）和一个 C 端碳水化合物结合模块（CBM1）。研究发现，截短 CBM1 结构域后，虽然酶的比活力显著提升（从 10.04 U/mg 增加到 28.79 U/mg），但 CBM1 模块对于将酶锚定在复杂且难溶的底物（如玉米芯）上至关重要。

进一步，研究团队运用分子对接和长达 50 ns 的分子动力学（MD）模拟技术，在原子水平上揭示了 PeXyn1 与不同聚合度木寡糖底物的动态结合机制：长链底物（如木六糖）能与 PeXyn1 展现出极高的结合亲和力。长链底物通过与催化核心和 CBM1 结构域形成多价相互作用和广泛的氢键网络，有效限制了酶的结构波动，从而维持了一个高度稳定和紧凑的构象，促进了高效催化。

本研究是国际上首次针对杏鲍菇木聚糖酶进行的分子水平系统表征与动力学解析。研究不仅填补了杏鲍菇半纤维素降解机制的空白，还为通过基因工程改造真菌酶制剂、提升农业废弃物的生物转化效率提供了坚实的理论和结构基础。

本项工作，青岛农业大学为第一通讯单位。青岛农业大学与中国海洋大学联合培养博士研究生李晓航为该论文的第一作者，生命科学学院于浩教授和上海市农业科学院食用菌研究所于海龙研究员为共同通讯作者。本研究得到了山东省重点研发计划、国家自然科学基金以及山东省食用菌产业技术体系的共同资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6c05044