白蚁真菌品种Termitomyces结合多种酶和氧化反应进行植物生物量转化( The termite fungal cultivar Termitomyces combines diverse enzymes and oxidative reactions for plant biomass conversion )

F Schalk C Gostinar NB Kreuzenbeck B Schantz-Conlon C Beemelmanns

大白蚁利用简化的植物生物量驯化白蚁菌属真菌作为其主要食物来源。为了获得富含木质素的植物生物量的全部营养价值，白蚁-真菌共生需要解聚这种复杂的酚类聚合物。虽然大多数以前的工作表明木质纤维素的降解主要是由真菌品种完成的，但我们目前对潜在的生物分子机制的理解仍然是初步的。在这里，我们提供了确凿的组学和基于活性的证据，表明白蚁酵母不仅使用广泛的碳水化合物活性酶（CAZymes）,而且使用有限的氧化酶（锰过氧化物酶、染料脱色过氧化物酶、非特异性过氧化物酶、漆酶和芳醇氧化酶）和Fenton化学降解生物量。我们首次提出了利用2-甲氧基-1,4-二氢羟苯(2-MH2q，compound19)电子穿梭体系来补充酶降解途径，从而诱导氢醌介导的Fenton化学（Fe 21 1 H2 O2 1 H1！Fe 31 1 OH 1 H2 O）。这项研究提供了一个全面的描述，如何有效的生物量降解通过这种古老的昆虫的农业共生是完成的。重要的是，真菌生长的白蚁通过参与一个由真菌共生者和一个被编码的肠道微生物组互补贡献的三方生物系统，优化了对可再生植物生物量的分解，以获得宝贵的营养物质。这种复杂的共生相互作用使它们成为旧世界生态系统中碳循环最成功和最重要的分解者之一。迄今为止，大多数研究都集中在微生物伙伴对碳水化合物分解的酶促作用上。在这里，我们提供了基因组、转录组学和酶学的证据，表明白蚁酵母也利用氧化还原机制，包括不同的木质素分解酶和基于Fenton化学的氢醌催化木质素降解机制，来分解富含木质素的植物物质。对这些高效分解机制的深入研究揭示了可再生能源发电所需的高效木质素分解剂的新来源。

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