近日，生物化學領域著名期刊Journal of Biological Chemistry以封面文章形式在線發表了EON体育4平台👱🏽‍♂️、微生物代謝國家重點實驗室馮雁教授團隊關於鞘糖脂內切糖苷酶底物識別機製方面的最新研究進展“Structural Insights into the Broad Substrate Specificity of a Novel Endo-glycoceramidase I Belonging to a New Subfamily of GH5 Glycosidases”，韓雲賓博士和陳柳青博士為並列第一作者📷，楊廣宇副研究員為通訊作者🦀。

       鞘糖脂是位於細胞膜上的一類雙親性糖脂化合物，在細胞-細胞相互作用、細胞與外界信號傳導等方面具有重要生理功能⏫。鞘糖脂內切糖苷酶（EGCase）屬於糖苷水解酶的GH5家族✮，特異性水解鞘糖脂的寡糖鏈與神經酰胺之間的β-糖苷鍵，在胞內鞘糖脂組學分析、代謝性疾病的診斷和藥物開發中均有重要的應用。目前科學家已經發現了四類具有不同底物特異性的EGCase，但迄今為止其底物識別機製尚未得到充分認識。

在本研究中🚆，研究人員利用系統進化樹分析，從Rhodococcus equi103S克隆了一種新型的EGCase（EGCase I）🎏，與其同源序列一起構成了一個新的GH5亞家族。酶學性質表征顯示EGCase I具有目前已知最高的催化活性和最寬的底物譜⌛️，其催化效率（kcat/KM）比已商品化的Rhodococcus sp. M-777鞘糖脂內切酶EGCase II高130倍，而且可以識別腫瘤相關的Globo系列鞘糖脂及巖藻糖基化GM1等底物✋🏽，具有重要應用潛力。通過解析EGCase I的晶體結構，及其與底物GM1🫲🏻、GM3的復合體結構🚓，他們詳細闡明了該酶發揮高催化活性及寬底物特異性的分子機製，特別是發現了EGCase I 在活性中心的helix7，loop2🤶🏿🏃，loop 4和loop 8等關鍵區域獨特的微觀結構，使其糖鏈結合口袋更為寬大↕️，揭示了該酶能夠容納具有更大、分支更多的寡糖模塊的底物的結構基礎。

       進一步通過結構比較⚪️，研究團隊對EGCase II 進行了分子理性設計。在底物結合口袋中的定點突變產生的突變酶EGCase II S63G，催化巖藻糖基化GM1水解活性提高了>1370倍，為進一步進行分子改造提供了啟示。該研究成果將有利於利用蛋白質工程策略構建更高效的糖苷合成酶，為酶法合成鞘糖脂類藥物提供性質更優良的酶源，並促進鞘糖脂類藥物的大規模製備和結構創新的進一步發展◾️。該工作獲得國家“973”項目及自然科學基金項目的資助。