研究人员揭开了海洋喂养策略背后的机制，该策略可以提供有价值的可再生生物燃料来源。他们的研究已作为经过审查的预印本发表在eLife上，修订版于今天发布。编辑们将其描述为一项重要的研究，为海兔如何在分子水平上的经典捕食者与猎物“军备竞赛”中优化其对褐藻的消化提供了令人信服的证据。作者的发现得到了实验蛋白质结构和酶测定的支持，并为生物燃料生产中的生物技术应用带来了希望。

数百万年来，捕食者成功地与猎物共同进化，以维持生态平衡。在海洋生境中，藻类和海洋食草动物之间的相互作用主导着海洋生态系统，大多数藻类被食草动物吃掉。

海蛞蝓的摄食策略引起了人们的关注，因为当它以褐藻为食时，它会将一种叫做昆布多糖的碳水化合物转化为葡萄糖，而葡萄糖可以用作可再生燃料来源。然而，为了保护自己免受海蛞蝓和其他食草动物的侵害，褐藻会产生一种称为根皮单宁的次级代谢产物，它会阻碍这种消化，从而阻碍了褐藻作为生物燃料原料的潜在应用。

“海蛞蝓中负责层粘连蛋白分解的酶称为akuBGL，它被根皮单宁阻断。为了抵消褐藻的这种反捕食适应，食草动物在其消化系统中产生一种称为EHEP的物质，可以保护根皮单宁免受侵害，”co解释道。——第一作者孙晓梅，日本北海道大学尖端生命科学学院博士后。“虽然这种防御-反防御策略是已知的，但其背后的详细分子机制仍不清楚。”

“通过我们的研究，我们试图了解这一过程的机制，以利于这种褐藻喂养系统在生物燃料行业的应用，”共同第一作者、北海道大学先进生命科学学院博士后YuxinYe补充道。

由于从藻类中发现的根皮单宁中分离出不同的化学物质具有挑战性，研究人员使用一种名为TNA的类似物来探索其与海蛞蝓的akuBGL酶和EHEP蛋白的相互作用。他们使用X射线晶体学和计算机模拟来确定EHEP的结构，无论是否有TNA和akuBGL。

然后，他们使用akuBGL结构构建了该酶的模型，并模拟了正常底物(昆布多糖)和TNA的结合。通过探索TNA和akuBGL酶在有或没有EHEP的情况下的相互作用，他们能够提出根皮单宁抑制akuBGL的分子机制，以及EHEP如何防止这种情况的发生。

在没有EHEP的情况下，根皮单宁占据akuBGL内的底物结合袋，防止昆布多糖结合并阻止葡萄糖产生。当EHEP存在时，它会竞争性地与叶皮单宁结合，释放akuBGL结合袋，使葡萄糖代谢正常进行。

“我们的研究揭示了褐藻与其食草动物捕食者海蛞蝓之间消化-防御-进攻关联的分子机制，”北海道大学高级生命科学学院名誉教授、资深作者MinYao总结道。“这为褐藻的生物燃料工业应用提供了分子基础。”

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