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褐腐菌是森林生态系统中常见的分解者，可利用非酶Fenton反应(Fe2++H2O2→·OH+OH-+Fe3+)氧化木质纤维素。近年研究发现，广泛存在于木腐菌中的裂解性多糖单加氧酶(Lytic polysaccharide monooxygenase，LPMO)可在抗坏血酸、双酚等外源电子供体驱动下氧化纤维素、半纤维素等一系列多糖，并促进多糖的水解，但褐腐菌LPMO的性质和功能少见研究报道。因此，本研究以来源于褐腐菌的AA9和AA14家族LPMO为研究对象，异源表达获得三个LPMO重组蛋白，一方面系统比较三个LPMO对不同多糖底物的氧化特征和酶解增效作用，另一方面，初步研究Fenton反应和LPMO氧化反应之间的关联，主要研究内容包括以下几个方面：
从褐腐菌Serpulalacrymans和Laetiporuscremeiporus中获得三条LPMO基因，利用大肠杆菌表达系统，获得三个LPMO重组蛋白：SlLPMO9A、SlLPMO14A和LcLPMO14A。三个LPMO均不含有CBM结合域。其中，SlLPMO9A为AA9家族的LPMO，SlLPMO14A和LcLPMO14A为假想蛋白，其结构和序列与AA14家族LPMO的同源性较高。
利用Matrix-assistedlaserdesorption/ionizationtimeofflightmassspectrometry(MALDI-TOF/TOF MS)分析了三个LPMO氧化不同多糖所得产物以探讨其氧化性质。结果表明，属于AA9家族LPMO的SlLPMO9A可以氧化纤维素；SlLPMO14A和LcLPMO14A可以氧化杨木中的木聚糖，但对游离木聚糖没有活性，证实为AA14家族LPMO；当SlLPMO14A和LcLPMO14A氧化马尾松木时，不仅检测到木聚糖裂解的氧化产物，而且发现疑为甘露聚糖裂解的氧化产物。SlLPMO9A、SlLPMO14A和LcLPMO14A均可促进纤维素酶对纤维素的水解，葡萄糖含量分别提高46.70%、11.14%和11.71%。以生物合成的纤维素—半纤维素膜为底物，研究SlLPMO14A对木聚糖和甘露聚糖两种半纤维素多糖的氧化，结果发现，SlLPMO14A可以氧化负载在纤维素上的木聚糖和甘露聚糖，从而首次证实AA14家族LPMO具有氧化甘露聚糖的特性。
通过体外模拟木质素Fenton反应，发现其降解产物可作为LPMO的电子供体，驱动LPMO氧化多糖并增效纤维素酶水解。利用GC-MS对Fenton反应产物进行分析，检测到1,4-对苯二酚、2,5-二羟基苯甲醛、2,5-二羟基苯乙酸等氢醌类化合物。进一步的生化分析表明氢醌类化合物具有还原LPMO的能力，其中2,6-二甲氧基-1,4-对苯二酚(DBQH2)还原能力最强，可以驱动AA9和AA14家族LPMO氧化相应多糖底物，从而证实木质素Fenton反应产生的氢醌类产物在驱动LPMO氧化多糖中起作用；另一方面，发现LPMO可以促进褐腐菌中氢醌类化合物介导的Fenton反应，SlLPMO9A、SlLPMO14A和LcLPMO14A添加到DBQH2驱动的Fenton反应体系后，H2O2浓度分别提高2.48倍、1.86倍和2.04倍，Fe3+的还原分别增加1.63倍、1.25倍和1.5倍，·OH含量分别提高1.85倍、1.61倍和1.56倍。
综上所述，褐腐菌LPMO具有广泛的多糖底物氧化能力，可以氧化纤维素、木聚糖、甘露聚糖等一系列木质纤维素多糖，同时，LPMO氧化反应可以通过氢醌类化合物与胞外Fenton反应相偶联。本研究对于褐腐菌LPMO的性质和功能研究具有重要理论意义。
从褐腐菌Serpulalacrymans和Laetiporuscremeiporus中获得三条LPMO基因，利用大肠杆菌表达系统，获得三个LPMO重组蛋白：SlLPMO9A、SlLPMO14A和LcLPMO14A。三个LPMO均不含有CBM结合域。其中，SlLPMO9A为AA9家族的LPMO，SlLPMO14A和LcLPMO14A为假想蛋白，其结构和序列与AA14家族LPMO的同源性较高。
利用Matrix-assistedlaserdesorption/ionizationtimeofflightmassspectrometry(MALDI-TOF/TOF MS)分析了三个LPMO氧化不同多糖所得产物以探讨其氧化性质。结果表明，属于AA9家族LPMO的SlLPMO9A可以氧化纤维素；SlLPMO14A和LcLPMO14A可以氧化杨木中的木聚糖，但对游离木聚糖没有活性，证实为AA14家族LPMO；当SlLPMO14A和LcLPMO14A氧化马尾松木时，不仅检测到木聚糖裂解的氧化产物，而且发现疑为甘露聚糖裂解的氧化产物。SlLPMO9A、SlLPMO14A和LcLPMO14A均可促进纤维素酶对纤维素的水解，葡萄糖含量分别提高46.70%、11.14%和11.71%。以生物合成的纤维素—半纤维素膜为底物，研究SlLPMO14A对木聚糖和甘露聚糖两种半纤维素多糖的氧化，结果发现，SlLPMO14A可以氧化负载在纤维素上的木聚糖和甘露聚糖，从而首次证实AA14家族LPMO具有氧化甘露聚糖的特性。
通过体外模拟木质素Fenton反应，发现其降解产物可作为LPMO的电子供体，驱动LPMO氧化多糖并增效纤维素酶水解。利用GC-MS对Fenton反应产物进行分析，检测到1,4-对苯二酚、2,5-二羟基苯甲醛、2,5-二羟基苯乙酸等氢醌类化合物。进一步的生化分析表明氢醌类化合物具有还原LPMO的能力，其中2,6-二甲氧基-1,4-对苯二酚(DBQH2)还原能力最强，可以驱动AA9和AA14家族LPMO氧化相应多糖底物，从而证实木质素Fenton反应产生的氢醌类产物在驱动LPMO氧化多糖中起作用；另一方面，发现LPMO可以促进褐腐菌中氢醌类化合物介导的Fenton反应，SlLPMO9A、SlLPMO14A和LcLPMO14A添加到DBQH2驱动的Fenton反应体系后，H2O2浓度分别提高2.48倍、1.86倍和2.04倍，Fe3+的还原分别增加1.63倍、1.25倍和1.5倍，·OH含量分别提高1.85倍、1.61倍和1.56倍。
综上所述，褐腐菌LPMO具有广泛的多糖底物氧化能力，可以氧化纤维素、木聚糖、甘露聚糖等一系列木质纤维素多糖，同时，LPMO氧化反应可以通过氢醌类化合物与胞外Fenton反应相偶联。本研究对于褐腐菌LPMO的性质和功能研究具有重要理论意义。