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纤维素的生物降解是一个有待于解决的难题。作为地球上储量最高的生物质，纤维素的生物降解并被发酵利用是解决当前能源危机的良方。纤维素具有异于其他生物质的致密的晶体结构，这个结构使纤维素能抵御各种理化作用的侵蚀，也阻碍了对它的降解应用。而纤维素的生物降解，一般认为，是由一组纤维素酶协同作用进行的，这组酶由外切纤维素酶、内切纤维素酶和β—葡萄糖苷酶这三类酶组成。但是人们在利用这组酶进行纤维素的实际水解实验，却发现水解效率很低，人们无法在人工条件下来完全模拟微生物的高效降解纤维素的过程。在目前的知识水平下，人们还没有完全理解纤维素酶的水解机理；另一个方面，我们通常所认为的三个酶(外切纤维素酶、内切纤维素酶、β—葡萄糖苷酶)协同降解纤维素的理论有待完善。
在本文中，我们利用免培养的宏基因组技术对堆肥环境中和纤维素降解有关的纤维素酶资源进行研究，试图获知在这样的环境中对纤维素降解起主导作用的纤维素酶是什么以及在这样的环境中是否存在有特性异于已报道的纤维素酶。
我们成功地构建了一个好氧堆肥的宏基因组cosmid文库，文库有约十万个克隆，文库平均插入片段大小为34 kb，文库的总容量为3.4×109bp。
利用活性筛选法，我们从文库中获得四个表达纤维素酶活性的克隆，依据克隆对CMC平板水解圉的大小，这四个克隆中表达的纤维素酶由大到小分别是3个糖基水解酶家族9的纤维素酶和1个糖基水解酶家族5的纤维素酶。我们选择了水解圈最大的三个克隆中的基因进行下一步的研究。这三个基因分别命名为Umcel9A，Umcel9B和Umcel9C。
这三个基因在核苷酸序列上和GenBank数据库里的任何序列都没有同源性。这三个基因编码的产物Umcel9A、Umcel9B和Umcel9C都为具有两个结构域(ig-like domain和catalytic domain)的糖基水解酶家族九的纤维素内切酶。从BlastX的结果来看，Umcel9A和来自Cellvibrio japonicus的Cel9B同源性最高(Identities69％。Positives81％)；Umcel9B也是和来自Cellvibrio japonicus的Cel9B同源性最高(Identities51％，Positives67％)；Umcel9C和来自Xanthomonas campestris pv.campestris str.ATCC33913的EGL2有最高的相似性(Identities58％，Positives71％)。
在进化树分析中，这三个酶和来自Xanthomonas campestris pv.Campestris、Fibrobacter succinogene、Cytophaga hutchinosonii以及白蚁肠道宏基因组的纤维素酶归到了一个分支上，它们具有类似的蛋白质序列和结构。
但是Umcel9A、Umcel9B和Umcel9C并不是来自同一个基因的拷贝复制，它们是由不同基因的趋同进化得到的。Umcel9C的基因的GC含量高达71％，明显异于Umcel9A和Umcel9B的55％，而Umcel9B是个多聚体的蛋白质这点又异于Umcel9A。
Umcel9A、Umcel9B和Umcel9C都是属于中温、pH中性作用的纤维素内切酶，不具有processive活性。但是却可以把非结晶纤维素直接水解成纤维二糖和葡萄糖，并以纤维二糖为主要产物。这样的水解纤维素特性和普通的纤维素内切酶把纤维素水解成寡糖链的特性差异极大。这样的酶在已报道的文献中只发现有Trichoderma reesei的Cel7B和Thermobifida fusca的E1。而在和我们克隆的三个酶在同一个进化树分支上的酶中有Fibrobacter Succinogene的内切酶，这个酶在文献中被报道它的特性也是类似的产生单糖和二糖，但是以单糖为主要产物。
结论：我们利用宏基因组技术研究堆肥环境中的纤维素酶。在我们构建的DNA文库中获得了相似的一类纤维素内切酶。这些纤维素酶的核苷酸序列差异极大但是由趋同进化产生的具有相似结构和功能的酶，在选择压力下趋同进化产生的酶具有独特的水解纤维素的作用方式。