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南海沉积物细菌M4家族蛋白酶MP4301酶原成熟过程及其对颗粒有机氮(PON)的降解机制

批准号:
41406193
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
杨键
学科分类:
生物海洋学与海洋生物资源
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄思军、苏宏飞、麦志茂、李丽珍

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
海洋沉积物中颗粒有机氮的有效水解是其回到海洋生态系统氮循环的关键,微生物分泌的蛋白酶在这一过程中发挥重要作用,研究这些蛋白酶的表达加工过程及其对颗粒态有机氮的水解效应对于深入认识微生物在海洋中氮的生物地球化学循环中的作用机制具有重要意义。本项目以来源于南海沉积物细菌的M4家族蛋白酶MP4301为研究对象,开展该酶成熟过程及其对颗粒有机氮水解机制的研究。从转录、蛋白加工和酶活性三个水平分别考察该酶的成熟过程及其对环境因子的响应,对环境因素在该酶成熟过程中的调控作用进行全面阐释,并应用前导肽置换和定点突变技术研究前导肽辅助酶原成熟的分子机制,同时用MP4301对天然颗粒态蛋白进行水解,观测其吸附水解过程,以期对MP4301的成熟过程、生态学效应机制及其对环境因子的响应有全面的了解。本项目的实施将为阐释微生物生物催化剂参与生物地球化学循环过程的分子机制提供理论依据。
英文摘要
Effective hydrolysis of marine sedimentary particulate organic nitrogen is the key step for their returning to the nitrogen cycle, and microbial extracellular proteases play a significant role in this process. Research on expression, processing of these enzymes, as well as hydrolysis effects on particulate nitrogen, will offer a deeper understanding of the mechanism of microbial biogeochemical cycle on the earth. This project will focus on maturing process and hydrolysis mechanism of a marine sedimentary bacterial protease MP4301. Maturing process and its response for environmental factors of the protease will be investigated in transcriptional, protein processing, and enzymatic aspect, respectively. At the same time, site directed mutagenesis and homologous propeptide swapping will be used to construct a series of propeptide mutants to illustrate molecular mechanism of the propeptide assisting zymogen maturing. Furthermore, we will apply this protease MP4301 on hydrolyzing natural particulate proteins to observe the absorption and hydrolysis pattern. This research can give a comprehensive understanding on the maturing processing, ecological effects, and responses for environmental factors of the protease MP4301. The project will provide theoretical basis on molecular mechanism of biocatalysts driving biogeochemical cycle.
本项目利用生物化学手段研究细菌蛋白酶在海洋颗粒有机氮的生物地球化学循环过程中发挥的作用。系统揭示了一种M4家族蛋白酶MP4301从酶原到成熟酶的多级成熟过程,发现该酶在成熟过程中存在一级结构的剪切、立体结构的调整、以及活性的释放;阐释了蛋白酶MP4301对多种高分子蛋白质的降解效应,监测了该酶对动物弹性蛋白的水解过程;同时通过与S8家族蛋白酶水解特征的比较,阐述了多样蛋白酶对海洋颗粒有机质降解机制的差异。在以上研究结果的基础上提出细菌蛋白酶在降解海洋颗粒有机氮的过程中存在多级成熟及协同作用的作用模式。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1007/s12257-013-0771-9
发表时间: 2015-03
期刊: Biotechnology and Bioprocess Engineering
影响因子: 3.2
作者: [Jian Yang, Jie Li, Yunfeng Hu, Lizhen Li, Lijuan Long, Fazuo Wang, Si Zhang]
通讯作者: Si Zhang
Biochemical basis for hydrolysis of organophosphorus by a marine bacterial prolidase
海洋细菌脯氨酸酶水解有机磷的生化基础
DOI: 10.1016/j.procbio.2016.10.008
发表时间: 2017
期刊: Process Biochemistry
影响因子: 4.4
作者: [Yunzhu Xiao, Jian Yang, Xinpeng Tian, Xiaoxue Wang, Jie Li, Si Zhang, Lijuan Long]
通讯作者: Lijuan Long
Role of two amino acid residues' insertion on thermal stability of thermophilic alpha-amylase AMY121 from a deep sea bacterium Bacillus sp SCSIO 15121
两个氨基酸残基插入对深海细菌 Bacillus sp SCSIO 15121 嗜热 α-淀粉酶 AMY121 热稳定性的作用
DOI: 10.1007/s00449-014-1330-2
发表时间: 2015
期刊: Bioprocess and Biosystems Engineering
影响因子: 3.8
作者: [Lizhen Li, Jian Yang, Jie Li, Lijuan Long, Yunzhu Xiao, Xinpeng Tian, Fazuo Wang, Si Zhang]
通讯作者: Si Zhang
DOI: --
发表时间: 2017
期刊: 生物加工过程
影响因子: --
作者: [肖运柱, 杨键, 田新朋, 龙丽娟]
通讯作者: 龙丽娟
深海浮霉菌来源糖苷水解酶PtLam催化转 糖苷的底物识别机制与分子改造研究
异养细菌胞外酶降解海洋藻类有机碳的分子基础研究
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