山大微生物国重实验室孔健郭婷婷团队利用嗜热链球菌表面展示异源蛋白

山大微生物国重实验室孔健郭婷婷团队利用嗜热链球菌表面展示异源蛋白的研究，首次鉴定嗜热链球菌来源的烯醇化酶EnoM作为锚定蛋白，实现了异源蛋白在乳酸菌表面的高效展示，为酶固定化和生物技术应用提供了新策略。研究背景与挑战嗜热链球菌是乳酸菌中重要的发酵剂，具有耐酸、耐胃肠道环境及工业发酵条件的能力，并能产生γ-氨基丁酸、叶酸等生物活性成分。然而，异源蛋白在嗜热链球菌中的表达存在两大问题：胞内表达：可能增加宿主细胞负担，导致包涵体形成。胞外表达：蛋白易降解，且暴露于恶劣环境（如低pH、工业发酵条件）中稳定性差。因此，团队选择将异源蛋白展示在嗜热链球菌细胞表面，以兼顾稳定性和功能性。此前，基于蛋白酶PrtS的表面展示系统仅适用于少数菌株，且嗜热链球菌细胞表面蛋白数量较少（比乳酸乳球菌少2/3），成为开发表面展示系统的主要障碍。EnoM的鉴定与功能验证锚定蛋白选择：研究人员从嗜热链球菌CGMCC7.179中鉴定出烯醇化酶EnoM，其与链球菌属表面定位的烯醇化酶同源性达94%，具备作为锚定蛋白的潜力。表面展示验证：以绿色荧光蛋白（GFP）为报告基因，构建GFP-EnoM融合蛋白。实验结果显示，带有融合蛋白的嗜热链球菌细胞相对荧光单位比纯化GFP高80倍，证明EnoM成功将GFP展示在细胞表面。结合机制探索：通过十二烷基硫酸钠（SDS）预处理细胞，发现相对荧光单位急剧下降，表明EnoM通过与膜蛋白结合实现表面定位。展示系统的扩展应用多酶展示：β-半乳糖苷酶被成功展示在CGMCC7.179细胞表面，且固定化酶在重复使用8次后仍保持64%的相对活性，体现了该系统在酶固定化领域的潜力。跨菌株适用性：EnoM不仅适用于嗜热链球菌，还可作为锚定蛋白在干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、乳酸乳球菌和乳酸明串珠菌中实现表面展示，拓展了系统的应用范围。研究意义与创新点首次鉴定EnoM为锚定蛋白：突破了嗜热链球菌表面蛋白数量少的限制，为乳酸菌表面展示技术提供了新工具。高效稳定展示：融合蛋白的荧光强度显著高于游离蛋白，且固定化酶活性持久，适用于工业生物催化。跨菌株通用性：EnoM可在多种乳酸菌中应用，降低了技术适配难度，为生物制药、食品工业等领域提供了灵活的解决方案。未来展望基于EnoM的表面展示系统有望进一步优化，例如通过定向进化提高锚定效率，或结合代谢工程提升宿主菌的耐受性，从而推动其在疫苗递送、高价值酶生产及生物传感器开发等领域的应用。