马铃薯丝氨酸蛋白酶抑制剂的分离纯化、结构特征及构象稳定性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31301532
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2006.食品加工与制造
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Potato tubers contain approximately 1.5% protein on a fresh weight basis, of which, protease inhibitors represent up to 50%. Although protease inhibitors have been long considered only as antinutritional factors, potato protease inhibitors have regained interest in recent years because of their possible anticarcinogenic and positive dietary effects with broad prospects for application in the food and pharmaceutical industries. Conventional protein recovery in the milling industry includes deleterious steps like steam pressure coagulation and acid precipitation. This results in irreversible denatured proteins of only animal feed grade.Our previous study has shown that expanded bed adsorption can be used for recovery native protein from potato fruit water, the recovered protein contained a group of proteas inhibitors, with potato serine protease inhibitor as the main fraction. Therefore, the aim of the present study is to isolate potato serine protease inhibitor from potato fruit water by gel filtration, ion exchange and hydrophobic interaction chromatography, to screen out the most abundant isoform of potato serine protease inhibitor, to study the structure of potato sereine protease inhibitor and the effect of pH and temperature on the content of α-helix,β-strand, β-turn and random coil, to understand the mechainsm of the irreversible precipitation occurring in industrial processes,thereby creating possibilities to obtain soluble potato proteins that can be used in food and pharmaceutical applications.
马铃薯块茎约含1.5%蛋白,其中约一半为蛋白酶抑制剂。过去长期把蛋白酶抑制剂当抗营养因子研究,近年来发现其具有抗癌和调节饮食的作用,在食品和制药工业中具有广阔的应用前景。马铃薯蛋白酶抑制剂重新成为马铃薯加工研究的热点。传统酸热絮凝法已导致马铃薯蛋白发生不可逆变性,回收的蛋白只能用作饲料。课题组的前期研究表明,扩张床吸附可用于从马铃薯淀粉加工分离汁水选择性回收具有天然活性的蛋白酶抑制剂,回收的蛋白含有多个蛋白酶抑制剂组分,且以丝氨酸蛋白酶抑制剂为主。本研究拟采用凝胶过滤、离子交换和疏水作用对马铃薯丝氨酸蛋白酶抑制剂进行分离纯化,筛选出相对含量和活力高的亚型,分别采用圆二色光谱、荧光光谱、FTIR和DSC对其结构和构象稳定性进行研究,明确pH和温度对蛋白α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲变化规律的影响,阐明马铃薯浓缩蛋白发生不可逆变性的机理,为食品级(药品级)马铃薯蛋白开发提供科学依据。

结项摘要

蛋白酶抑制剂大约占到马铃薯汁水中蛋白的50%。马铃薯蛋白酶抑制剂对多种蛋白酶具有广泛的抑制活性,如丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和金属蛋白酶。根据抑制蛋白酶的种类及其分子量大小、蛋白结构和等电点pH值,可以将马铃薯蛋白酶分成7组,抗体试验结果表明大约70%马铃薯蛋白酶抑制剂属于Kunitz型抑制剂。. 马铃薯蛋白酶抑制剂当中含量最高的是马铃薯丝氨酸蛋白酶抑制剂(Potato Serine Protease Inhibitor, PSPI),这是一种Kunitz型丝氨酸蛋白酶抑制剂,大约占到马铃薯总蛋白酶抑制剂的44%。PSPI各种同工酶占到总的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活力的80%和50%。基于结构特征,PSPI可以归类为β-II型蛋白,这种蛋白的残基含有不规则的和短的β-折叠。室温条件下,在pH3.0-7.5范围内,PSPI的二级结构和三级结构没有发生改变。而且,在这个pH范围内,PSPI的热诱导展开行为没有发生改变。PSPI的展开研究结果表明,热诱导和胍盐诱导都是在非二态机制(non-two state mechanism)下进行的,蛋白质结构当中至少有两部分是独立完成展开的。PSPI在加热时的变性聚集是通过特定的机制完成的,最终的产品是一个四聚体形式。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Determination of potato chymotrypsin inhibitor activity
马铃薯胰凝乳蛋白酶抑制剂活性的测定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Modern Food Science and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zeng, Fan-Kui;Zhou, Tian-Hong;Kang, Ke-Gui;Liu, Gang
  • 通讯作者:
    Liu, Gang
Rapid Synthesis of Acetylated Potato Starch by Microwave Heating with Iodine as Catalyst
碘催化微波加热快速合成乙酰化马铃薯淀粉
  • DOI:
    10.14233/ajchem.2014.16768
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Asian Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yong-Qing Shi;Fan-Kui Zeng;Tian-Hong Zhou;Gang Liu
  • 通讯作者:
    Gang Liu
马铃薯营养综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国马铃薯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾凡逵;许丹;刘刚
  • 通讯作者:
    刘刚
马铃薯蛋白的分离及氨基酸组成分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾凡逵;刘刚
  • 通讯作者:
    刘刚
马铃薯淀粉加工副产物——薯渣的综合利用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    农业工程技术(农产品加工业)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾凡逵;周添红;刘刚
  • 通讯作者:
    刘刚

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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