纤维素酶和半纤维素酶均属于糖苷水解酶(Glycoside hydrolase，GH，EC3.2.1)，该类酶通过内切或外切的方式使各种糖苷键断裂。经典理论认为，生物质多糖被糖苷水解酶以水解的形式协同降解，例如甘露聚糖需要甘露聚糖酶、甘露糖苷酶及其他支链酶联合作用，才能被彻底分解。近年来，国外新发现了一种酶促氧化型裂解多糖模式，此方式的关键酶是裂解性多糖单加氧酶(Lyric polysaccharides monooxygenases，LPMOs)。已有研究表明，在降解纤维素及半纤维素多糖底物时，LPMOs与糖苷水解酶同样存在强烈的协同作用，为生物质多糖的再生利用进一步节约了用酶成本。为挖掘新的性质优良的纤维素酶及半纤维素酶，构建廉价、高效的多糖降解复合酶系，本研究克隆表达了极端嗜热细菌Caldicellulosiruptor bescii来源的β-甘露糖苷酶及嗜热真菌特异腐殖霉Humicola insolens来源的裂解性多糖单加氧酶，测定了基本酶学性质并对二者与其相关酶的协同作用进行了初步研究。主要内容及结论如下:　　1.以极端嗜热细菌C.bescii基因组为模板，首次克隆并在大肠杆菌中表达了GH2家族的β-甘露糖苷酶CbMan2A，纯化后进行性质测定。以其最适底物pNPM为底物测得最适温度为80℃，70℃处理45min仍保持70％以上的酶活。最适pH为pH5.0，且在pH4.0-11.0范围内能发挥80％以上的酶活力，稳定性显著，为典型的嗜酸耐热酶，其动力学常数kcat为21.8s-1，Km为4.4mM。经薄层层析色谱(TLC)验证，CbMan2A将不同聚合度的甘露寡糖均降解为甘露糖，无转糖苷活性。以β-1，4-mannan为底物，CbMan2A与相同来源的内切甘露聚糖酶CbMan5A具有明显的协同效应，可以使甘露聚糖底物的利用率大大提高。同时，CbMan2A在酸性环境下可与半乳甘露聚糖底物角豆胶发生结合，这有可能促进C.bescii对甘露聚糖底物的有效利用，并为β-甘露糖苷酶底物结合机制的深入探索提供良好的研究模型。　　2.特异腐殖霉Humicola insolens Y1为嗜热真菌，由本实验室前期筛选所得，经基因组测序和基因注释发现该菌基因组编码26个假定LPMOs。本研究以特异腐质Y1基因组为模板克隆得到其中一个LPMO基因HiLPMO1417，为了保证蛋白有效表达及方便后续纯化，选用已报道的Neurospora crassa NCU02916的信号肽，并在C端添加组氨酸标签，构建HiLPMO1417-pPIC9重组表达载体，最终在毕赤酵母GS115中获得成功表达。通过Amplex Red过氧化氢/过氧化物检测试剂盒(Amplex RedHydrogen Peroxide/Peroxidase Assay Kit)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)初步分析，验证了其氧化性裂解的反应类型和氧化产物的生成。经底物催化特异性检测，HiLPMO1417作用底物为溶胀磷酸纤维素(PASC)、微晶纤维素(Avicel)及滤纸(FP)等纤维素类底物，且与相同来源的纤维素酶HiCelXW具有明显的协同作用，可以有效提高纤维素底物还原糖的释放，显示出商业应用的潜力。本研究发现木质素小分子可替代纤维二糖脱氢酶(cellobiose dehydrogenase，CDH)及抗坏血酸(ascorbic acid,Vc)做酶活所需的电子供体，一定程度上解释了在生物质降解过程中，LPMOs往往与木质素降解酶共表达的现象。同时，酶系间复杂的电子传递，为生物质降解机制的研究开启了新的篇章。