明串珠菌YTU 40来源的葡聚糖蔗糖酶40合成支链葡聚糖及乙酰化葡寡糖的免疫调节特性研究

　　本期推荐：研究人员针对功能性寡糖开发需求，从蜂花粉分离株Leuconostoc mesenteroides YTU40中鉴定出新型葡聚糖蔗糖酶GS40，通过异源表达获得能合成含20%(1→3)-α-D-Glc支链的葡聚糖及乙酰化葡寡糖（DP9-12）。体外实验证实这些产物可特异性调节Caco-2细胞中IL-12/IL-4等细胞因子水平，为开发免疫调节型食品添加剂提供新思路。研究创新性在于首次报道GS40酶促产物的乙酰化修饰与免疫活性关联。

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　　在功能性食品成分开发领域，微生物来源的寡糖因其独特的生物活性备受关注。传统研究的焦点多集中在低聚果糖(FOS)、低聚半乳糖(GOS)等品种上，而对结构更多样化的葡寡糖(gluco-oligosaccharides)研究相对不足。特别值得注意的是，由乳酸菌(LAB)产生的葡聚糖蔗糖酶

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(GS)能利用蔗糖高效合成结构特异的葡寡糖，这些分子可能通过特定糖苷键类型和修饰（如乙酰化）影响其免疫调节

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功能，但相关机制尚不明确。

针对这一科学问题，土耳其伊斯坦布尔理工大学等机构的研究团队从蜂花粉分离株Leuconostoc mesenteroides YTU40中鉴定出新型葡聚糖蔗糖酶GS40。通过全基因组测序和生物信息学分析发现，该酶与已知GSs存在显著序列差异，预示其可能具有新颖的催化特性。研究人员采用LIC克隆技术在E. coli BL21(DE3)中实现异源表达，并通过Ni-NTA亲和层析获得纯化酶。利用核磁共振(1H/13C NMR)和质谱(LC-MS/Q-TOF)等技术系统表征了酶促产物结构，发现GS40能合成含20%(1→3)-α-D-Glc分支的葡聚糖，以及最高达DP12的乙酰化葡寡糖。体外免疫实验采用Caco-2细胞模型，通过ELISA检测了产物对IL-4、IL-10等关键细胞因子的调节作用。

在结构表征方面，1H NMR谱图显示5.13 ppm特征峰证实(1→3)-α-D-Glc分支结构，而δ~2.3 ppm信号提示产物存在O-乙酰化修饰。特别有趣的是，以麦芽糖为受体时主要形成(1→6)-α-D-Glc和(1→3)-α-D-Glc连接的寡糖（DP9），而以纤维二糖为受体则产生(1→6)-α-D-Glc和(1→2)-α-D-Glc连接的寡糖（DP12），表明受体类型直接影响产物结构多样性。

免疫调节研究获得突破性发现：支链葡聚糖能显著诱导抗炎因子IL-4（较对照提升3.2倍）和促炎因子IL-12的双重分泌，而纤维二糖衍生的寡糖选择性刺激IL-10产生。值得注意的是，麦芽糖衍生物是唯一能诱导TNF-α产生的组分，这可能与其特殊的乙酰化模式有关。这些结果首次揭示了葡寡糖乙酰化修饰与免疫调节活性的潜在关联。

该研究的意义在于：从分子水平阐明了GS40的独特催化机制，拓展了对乳酸菌糖基转移酶功能多样性的认知；开发的乙酰化葡寡糖展现出差异化的免疫调节特性，为精准设计功能性食品成分提供新思路。特别是产物能同时激活促炎和抗炎通路的特点，可能在维持肠道免疫平衡方面具有独特优势。未来研究可进一步解析乙酰化位点与免疫活性的构效关系，推动这类分子在营养干预和免疫调节剂开发中的应用。论文发表于《Scientific Reports》，为微生物酶资源开发与功能性碳水化合物研究提供了重要参考。

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