[本站讯]近日,微生物改造技术全国重点实验室(研究院)张正/李越中教授团队在中科院1区Top期刊Cell Systems发表了题为“Assessment of enzyme diversity in the fermented food microbiome”的研究论文。实验室博士研究生李鹏、硕士研究生孙婧钰为共同第一作者,张正研究员、李越中教授为共同通讯作者,山东大学微生物改造技术全国重点实验室为唯一作者单位。Cell Systems期刊将该论文选为当期封面论文,并配发了专题评论推荐(Preview)。

发酵食品历史悠久,不仅是人类饮食文化中不可或缺的组成部分,也是微生物酶驱动形成独特风味、质地与保藏功能的典型代表。全球范围内存在数千种发酵食物与饮品,其原料涵盖乳制品、蔬菜、肉类等多种类型,展现出高度多样的微生物群落组成与功能特征。尽管目前在解析发酵食品中微生物的分类多样性方面已取得显著进展,但对于其中实际发挥功能的酶的多样性及其组成规律,仍所知有限。
该研究利用人工智能方法分析了来自全球发酵食品的超过1万个宏基因组组装基因组,识别出逾500万条酶序列,并将其聚类为近10万个同源簇,涵盖3000多种独特的EC号类型。功能分析显示,84.4%的酶簇在现有数据库中缺少注释,尤其在萜类和聚酮代谢酶中表现出高新颖性。研究还系统解析了不同食品类型中微生物酶的分布,31.3%的酶簇呈现食品类型特异性。研究基于样本中酶的组成构建了机器学习模型,可对发酵食品来源进行准确分类,并识别出区分不同栖息地的关键酶。综上,该研究凸显了发酵食品在微生物酶资源挖掘方面的巨大潜力,可为未来发酵食品研究与微生物功能解析提供参考。