枯草芽孢杆菌新型α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶BpAbf51A定向制备人参皂苷Rd及其工业应用潜力

本文报道了从枯草芽孢杆菌145株中克隆的新型GH51家族α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（BpAbf51A），该酶能特异性水解人参皂苷Rc的C-20位阿拉伯糖基生成高价值人参皂苷Rd。研究通过分子对接揭示关键催化残基Ser213/Asn214的作用机制，其最适条件（50℃/pH 8.0）与工业需求高度契合，为稀有皂苷的绿色制备提供了高效生物催化剂。

　　

Highlight

本研究成功在大肠杆菌BL21(DE3)中表达并纯化了新型α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶BpAbf51A。酶学表征显示其对pNPαAra^f具有高度底物特异性，最适催化条件为50℃和pH 8.0。值得注意的是，该酶能将人参皂苷Rc的C-20位阿拉伯呋喃糖基特异性切除，高效制备人参皂苷Rd——这是四种稀有人参皂苷（F2、CK、Rg3和Rh2）的关键前体。

Sequence analysis of BpAbf51A

BpAbf51A蛋白序列（GenBank: AVM24939.1）含492个氨基酸，理论分子量56.0 kDa。结构分析显示其具有GH51家族典型特征：N端(β/α)₈-桶状催化结构域和C端果冻卷结构域。进化树分析表明该酶与已报道的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶具有显著差异。

Conclusions

BpAbf51A在温和条件下展现卓越的催化效率，其最适反应条件与工业转化人参皂苷Rc→Rd的需求高度匹配。分子对接揭示Ser213和Asn214通过氢键精准识别底物，这种独特的催化机制为设计高效糖苷水解酶提供了新思路。该研究为稀有皂苷的规模化生产开辟了绿色工艺路径。