课题基金基金详情
普鲁兰酶的理性设计及其在枯草芽孢杆菌中的分泌表达研究
结题报告
批准号:
31400079
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
谢能中
依托单位:
学科分类:
C0104.微生物遗传与生物合成
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
秦艳、黄艳燕、李检秀、严少敏、郭铃、师德强
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
淀粉原料含有60-90%支链淀粉,普鲁兰酶能高效水解支链淀粉的α-1,6-糖苷键,加速糖化过程,提高淀粉的利用率和水解效率,在淀粉加工、生物能源与生物基化学品领域有着重要的用途。目前我国所用的普鲁兰酶主要依赖进口,不利于相关产业的发展。我们前期利用常规易错PCR和序列切除技术获得了长野芽孢杆菌普鲁兰酶突变体,本项目在此基础上通过同源建模对其蛋白质三维结构进行分析,选取对酶学性质具有重要影响的关键位点,并利用迭代饱和突变技术对关键位点进行改造,获得适用于工业生产的突变体酶,最后将其导入枯草芽孢杆菌宿主中进行高效分泌表达。通过对野生酶与系列突变体酶的结构与功能比对研究,分析关键氨基酸残基的改变对普鲁兰酶性质产生的影响,为普鲁兰酶的理性设计和改造研究提供有意义的指导。
英文摘要
The majority of starches used for the production of sugars in industry contain 60-90% of amylopectin. This is a branched component in which linear chains of α-1,4-glucose residues are interlinked by α-1,6-glucosidic linkages. The debranching enzyme (pullulanase) is necessary to increase the efficiency of the hydrolysis of starch by cutting the α-1,6 glucosidic linkages, and can be widely used in starch processing, bio-based chemicals, and fuel fields. Currently, pullulanase in China is mainly dependent on imports, which is not conducive to the development of related industries. In our previous study work a modified pullulanase was obtained by using the error-prone PCR and sequence deletion. On the basis of our previous study, in this research project the 3D homology structure of the modified pullulanase will be built and analyzed, and the key sites of the functional residues will be selected based on the pKa values and B-factors, which have important influence to the enzyme bioactivity. The enzyme will be engineered through iterative saturation mutagenesis at these key residue sites. Then the engineered enzyme will be planted into the Bacillus subtilis, and to be multiplied efficiently. The structures of the wild enzyme and the mutants will be compared carefully, to explore the structural factors that affect the enzymatic . Then the modified pullulanase will be transformed into Bacillus subtilis for secretory expression. These general conclusions will provide fundamental information for the rational protein design of pullulanase.
本项目建立了自动诱导和两相筛选相结合的高通量筛选方法,采用易错PCR对普鲁兰酶进行改造,通过构建和筛选突变库文库,获得了具有较好的耐酸和耐热性的突变体PulA12。首次提出了两种全新的方法来指导酶分子理性改造,包括活性氢键网络方法、蛋白质模拟热探测法。这些理论方法的进展具有很高的创新性和学术价值。利用上述两种方法指导,理性设计构建了突变体N680D,与野生型长野普鲁兰酶相比,其pH适应性和耐酸性有所提高;利用迭代饱和突变获得了10个酶学性质改良的单点或多点突变体,其中两个突变体同时在温度适应性、比酶活、热稳定性三个特征上均显著优于野生型普鲁兰酶,符合工业淀粉糖化要求。将长野普鲁兰酶突变体插入穿梭载体并导入蛋白酶缺陷的枯草芽孢杆菌宿主中,进一步筛选廉价的碳源和氮源作为发酵的主要原料,通过系统优化发酵培养基和培养条件,降低了生产成本,提高了转化率和产率,发酵80 h普鲁兰酶的酶活达到414.48 U/mL。综上所述,本项目的研究成果具有较高的理论和应用价值。
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:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201604010
发表时间:2016
期刊:食品与发酵工业
影响因子:--
作者:张士彬;陈景奇;崔艳艳;谢能中;王敏;张大伟
通讯作者:张大伟
Promoter Screening from Bacillus subtilis in Various Conditions Hunting for Synthetic Biology and Industrial Applications.
不同条件下枯草芽孢杆菌启动子的筛选寻找合成生物学和工业应用
DOI:10.1371/journal.pone.0158447
发表时间:2016
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Song Y;Nikoloff JM;Fu G;Chen J;Li Q;Xie N;Zheng P;Sun J;Zhang D
通讯作者:Zhang D
DOI:10.13344/j.microbiol.china.151056
发表时间:2016
期刊:微生物学通报
影响因子:--
作者:崔艳艳;张士彬;谢能中;张同存;张大伟
通讯作者:张大伟
2L-PCA: a two-level principal component analyzer for quantitative drug design and its applications.
2L-PCA:定量药物设计的二级主成分分析仪及其应用
DOI:10.18632/oncotarget.19757
发表时间:2017-09-19
期刊:Oncotarget
影响因子:--
作者:Du QS;Wang SQ;Xie NZ;Wang QY;Huang RB;Chou KC
通讯作者:Chou KC
Genome Sequence of Tumebacillus flagellatus GST4, the First Genome Sequence of a Species in the Genus Tumebacillus.
鞭毛根芽孢杆菌 GST4 的基因组序列,根芽孢杆菌属物种的第一个基因组序列。
DOI:10.1128/genomea.01189-14
发表时间:2014-11-13
期刊:Genome announcements
影响因子:--
作者:Wang QY;Xie NZ;Huang YY;Song LF;Du QS;Yu B;Chen D;Huang RB
通讯作者:Huang RB
高产光学纯(R)-乙偶姻细胞工厂的构建及胁迫抗性分子机制研究
  • 批准号:
    21868007
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    谢能中
  • 依托单位:
基于基因组学的多粘类芽孢杆菌合成(2R,3R)-2,3-丁二醇研究
  • 批准号:
    21466007
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    谢能中
  • 依托单位:
国内基金
海外基金