Amr Ali Abass Hemeda creator preparation. Aymen Samir Yassin thesis advisor. Mona Tawfik Kashef thesis advisor. Marwa Ali Tammam thesis advisor. Sara Ahmed Zahran thesis advisor. text theses ua 2025 monographic eng ara 156 pages : illustrations ; 25 cm. + CD. Herbivore gut microbiota play vital roles in fiber degradation of plant polysaccharides. This study presents a pioneer sequence-based metagenomic analysis of Egyptian herbivore gut microbiomes, aiming to identify novel carbohydrate-active enzymes (CAZymes) with industrial applications. Fecal samples (n = 9) from foregut fermenters (buffalo, camel, and sheep) and hindgut fermenters (horse) were sequenced using Illumina NextSeq 2K and analyzed for CAZyme diversity and microbial community composition. CAZymes with 80–90% sequence similarity were further validated using several databases to ensure accurate functional annotation. From these, a GH130 family member, AH2, was synthesized, cloned, expressed, and purified. AH2 displayed exclusive xylanase activity, with optimal activity at pH 5.6 and 50 °C, maintaining 62–72% activity across pH 4–10 and 77–86% activity between 30–70 °C. Docking studies identified Glu90 and Glu149 as key substrate-binding residues, and molecular dynamics simulations confirmed structural stability under optimal conditions. GH and GT classes dominated across all samples, with GH78 enriched in foregut fermenters, and GH108, GT1, and GT116 exclusively detected in hindgut fermenters. Microbiome profiling detected 114 OTUs across seven phyla, with hindgut fermenters dominated by Bacillota (~90%), while foregut fermenters were enriched in phylum Actinomycetota. Alpha diversity analyses showed significantly lower richness in foregut fermenters and particularly in camels. Community evenness also varied among host species, with camels exhibiting the lowest overall diversity, while beta diversity showed distinct clustering by fermentation type and host species. Statistical comparisons revealed significant enrichment of the phylum Bacillota in hindgut fermenters, whereas Pseudomonadota was more abundant in foregut fermenters. Interspecies analysis showed that Spirochaetota (notably Treponema) and Pseudomonadota were significantly enriched in sheep. LEfSe analysis identified Bacillota-derived taxa as key biomarkers for hindgut fermenters. This work provides metagenomic characterization of Egyptian herbivore gut microbiomes, exploring distinctive taxonomic and functional adaptations shaped by host digestion type and identifying AH2 as a novel, resilient GH130 xylanase with promising industrial applications. تلعب البكتيريا المتعايشة في أمعاء الحيوانات العشبية دوراً محورياً في تحلل الألياف المكوّنة من الكربوهيدرات النباتية المعقدة. يعد هذا البحث أول تحليل ميتاجينومي معتمد على تسلسل البكتيريا المتعايشة في أمعاء الحيوانات العشبية في البيئة المصرية، بهدف تحديد إنزيمات جديدة من فئة الإنزيمات المسئولة عن تكسير الكربوهيدرات (CAZymes) ذات تطبيقات صناعية واعدة. تم جمع تسع عينات براز من حيوانات مجترة (الجاموس والجمال والخراف) وحيوانات غير مجترة (الخيول)، وتم التعرف على تسلسل الحمض النووي الخاص بها باستخدام Illumina NextSeq 2K، ثم تحليله للكشف عن تنوع إنزيمات الـ CAZymes وتوصيف المجتمع الميكروبي. تم التحقق من هوية إنزيمات CAZymes التي أظهرت تشابهاً بنسبة 80–90% مع مثيلاتها المتوفرة في العديد من قواعد البيانات العامة لضمان دقة التعريف الوظيفي. من بين هذه الإنزيمات، تم اختيار انزيم من عائلة GH130، أُطلق عليه AH2، حيث تم تخليقه واستنساخه وتنقيته. تميز إنزيم AH2 بنشاط زيلانيز حصري، وسجل أفضل نشاط عندالأس الهدروجيني 5,6 ودرجة حرارة 50 °م، كما حافظ على 62–72% من نشاطه في أس هيدروجيني بين 4 و 10، وعلى 77–86% من نشاطه بين 30–70 °م. وقد كشفت دراسات الالتحام الجزيئي عن دور الأحماض الأمينية Glu90 وGlu149 في التفاعل مع الركائز. أظهرت النتائج أن إنزيمات الجليكوسيد هيدرولاز (GH) والجيكوسيل ترانسفيراز (GT) كانتا الأكثر وفرة في جميع العينات، مع وجود GH78 أكثر وفرا في الحيوانات المجترة، بينما تميّزت الحيوانات الغير مجترة بوجود GH108 وGT1 وGT116 حصراً. أظهرت نتائج التوصيف الميكروبى للعينات عن وجود 114 OTUs تنتمي إلى سبعة شعب، حيث هيمنت شعبة Bacillota في الحيوانات الغير مجترة، بينما سُجّل إثراء ملحوظ لشعبة Actinomycetota في الحيوانات المجترة. أظهرت تحاليل التنوع ألفا انخفاضاً ملحوظاً في الغنى الميكروبي لدى الحيوانات المجترة، بينما أظهرت تحاليل التنوع بيتا تكتلاً واضحاً بحسب نوع الهضم وأنواع الحيوانات المختلفة. وأكدت المقارنات الإحصائية وجود إثراء لشعبة Bacillota في الحيوانات الغير مجترة، في حين كانت شعبة Pseudomonadota أكثر وفرة في الحيوانات المجترة. وكشفت تحاليل LEfSe عن كون الأنواع المشتقة من شعبة Bacillota مؤشرات حيوية رئيسية للحيوانات الغير مجترة. يعد هذا البحث توصيفاً ميتاجينومياً للبكتيريا المتعايشة في أمعاء الحيوانات العشبية في البيئة المصرية، كاشفاً عن تكيفات تصنيفية ووظيفية مميزة مرتبطة بنمط الهضم، وأكّد البحث أن AH2 يمثل إنزيم , مبتكراً من عائلة GH130 يتمتع بخصائص ثبات متميزة وتطبيقات صناعية واعدة. specialized by Amr Ali Abass Hemeda ; Supervision Dr. Aymen Samir Yassin, Dr. Mona Tawfik Kashef, Dr. Marwa Ali Tammam, Dr. Sara Ahmed Zahran. Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025. Bibliography: pages 106-148. Issues also as CD. Text in English and abstract in Arabic & English. Microbiology and Immunology الميكروبيولوجيا و المناعة CAZymes GH130 Gut microbiome Herbivores Metagenomics Xylanase (CAZymes) الإنزيمات المسئولة عن تكسير الكربوهيدرات البكتيريا المتعايشة في الأمعاء 616.01 EG-GICUC 260406 20260416123407.0 eng