农林废弃物具有显著的可再生零碳资源潜力，为了缓解日益严峻的化石能源危机，木质纤维素的生物转化引起了全球的关注。纤维小体是由厌氧细菌产生的多酶复合物，是天然高效降解木质纤维素的超分子机器，包括纤维素酶、半纤维素酶等复杂的多功能组分。中国科学院青岛生物能源与过程研究所代谢物组学研究组前期对纤维小体的功能机制开展了深入研究，以纤维小体为生物催化剂，建立了整合生物糖化（CBS）这一木质纤维素高效转化技术。由于半纤维素成分会影响纤维小体的纤维素降解活力，从而影响纤维小体参与的木质纤维素生物转化，半纤维素酶在纤维小体复合物中具有不可或缺的作用。

近日，本研究组刘亚君研究员作为通讯作者在Green Carbon上发表标题为“Cellulosomal hemicellulases: indispensable players for ensuring effective lignocellulose bioconversion”的综述文章，纤维小体被认为是降解木质纤维素的“超分子机器”，纤维小体和产纤维小体菌株在木质纤维素生物炼制中具有广泛的应用前景。热纤梭菌这种产纤维小体细菌在木质纤维素生物炼制中具有重要的应用潜力，前期通过定向遗传改造获得了解除纤维二糖对纤维小体反馈抑制的工程菌株，并作为全细胞催化剂应用于木质纤维素的生物糖化中，但仍存在半纤维素酶系不丰富、半纤维素的降解能力不足的问题亟待解决。可见，除了纤维素水解产物引起的抑制作用外，半纤维素对纤维小体的抑制效应在设计有效的工业化糖化方法时也应受到关注（图1）。未来可以通过针对性的增强内源性或引入外源性半纤维素酶，提高糖化效率。全面了解半纤维素酶产生和调控、半纤维素对纤维小体系统的抑制机制及其与半纤维素降解能力的关系，结合半纤维素酶与纤维素酶和其他功能性纤维小体组分的协同作用，将有助于未来对纤维小体进行理性设计。此外，由于大多数产纤维小体菌株缺乏遗传操作工具，对其遗传元件的认识不足，目前合成生物学在纤维小体工程中的应用比较受限，未来还需积极开发高效的产纤维小体菌株的遗传改造工具。

图1增强热纤梭菌纤维小体半纤维素降解能力的必要性和建议策略

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.greenca.2024.01.003

Min Xiao,Ya-Jun Liu, Edward A. Bayer,Akihiko Kosugi,Qiu Cui,Yingang Feng(2024),Cellulosomal hemicellulases: Indispensable players for ensuring effective lignocellulose bioconversion,Green Carbon 2(2024)57-69