近日，我校园艺园林学院与中国农业科学院麻类研究所南方功能饲料开发与利用创新团队合作项目，针对糖苷水解酶 12 家族（GH12）内切葡聚糖酶（AtEglD）进行理性设计研究取得重要突破，通过精准调控酶的 N-糖基化位点，成功获得催化效率提升 74% 的高性能突变体 N65Q，相关成果以“Effects of N-linked glycosylation on the enzymatic properties of GH12 bifunctional enzymes from Aspergillus terreus expressed in Pichia pastoris”为题，发表于International Journal of Biological Macromolecules。我校硕士研究生左丁卉和中国农业科学院麻类研究所研究实习员何金见为共同第一作者，中国农业科学院麻类研究所南方功能饲料开发与利用创新团队首席科学家石鹏君研究员为主要通讯作者（Lead contact），我校刘慧芹教授为共同通讯作者。

本研究聚焦来自土曲霉（Aspergillus terreus）糖苷水解酶 12 家族内切葡聚糖酶AtEglD的分子改造及其工业适配性提升。该酶在 55°C、pH 5.0下对大麦-β-葡聚糖和木葡聚糖展现优异催化性能。为突破其工业应用瓶颈，我们通过理性设计构建两种糖基化工程突变体：通过在Asn166位点引入新型N-糖基化位点的突变体D168S，以及通过突变消除天然N65位点的糖基化修饰的突变体N65Q。

酶学表征显示，两个突变体都展现出显著的热稳定性。在60°C处理 90 min 后，突变体D168S仍能保留80% 以上的初始活性，而突变体在60℃的刺激下，活性持续增加，突破天然酶在高温下的失活限制。

底物特异性分析表明，突变体N65Q对大麦-β-葡聚糖的比活性达到3204.27 U·mg⁻¹，较野生型提升2.73倍，催化效率增幅达74.4%；提高对木葡聚糖的底物亲和力，使催化效率增幅也达到36%。与之形成鲜明对比的是D168S突变体在两种底物体系中的比活性和催化效率均出现显著下降，揭示了糖基化修饰位点与催化域空间关系的精密调控机制。

三维结构研究揭示，天然AtEglD的N65糖链位于催化结构远端，其的缺失可解除对催化口袋构象的限制，增加底物结合域的柔韧性，提高催化效率，而突变体D168S引入的糖基化修饰位于催化口袋附近，直接干扰催化裂缝的拓扑结构，导致底物结合通道受阻、活性骤降，进一步印证“糖基化位点与催化域的空间关系决定酶功能”的关键机制。

这一成果为生物燃料、食品加工及饲料工业的绿色升级提供高效工具，未来将结合人工智能设计开发更具广谱适应性的“超级酶”，助力碳中和目标与可持续发展。