多酚氧化酶典型酚类底物特异选择性的分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31860430
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    41.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2002.食品生物化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Targeting inhibition of polyphenol oxidase (PPO) is an effective method for browning process control of plants and agricultural by-products. Elucidating the substrate specificity mechanism of PPO on phenolic substrate compounds is the theoretical basis for targeted design of inhibitors. While there are few reports about the relative research till now. The structural analysis of the functional domain of PPO and the confirmation of the key amino acids are the bottlenecks that restrict the ascertainment of specific mechanisms. In our previous study, the structure model of lotus seed PPO has been constructed, and the binding mode between PPO and four phenolic substrates is simulated, as well as the biochemical mechanism of lotus seed PPO induced browning is discussed. On the basis above, the lotus seed and root, which with the same genus but still specific in substrates, were selected as the research object. And then the key amino acids in the catalytic domain of PPO were identified by site directed mutagenesis, the specific binding process of PPO and phenolic substrates was observed by molecular simulation, and the changes in the spatial structure of catalytic functional domains during the binding process were verified by means of bio spectroscopy; The intermediate state structure information of the enzyme substrate was observed by the stop flow technique, and to confirming the precise identification, localization and binding sites of the specific substrate on structural domain by PPO. In this way, we try to elucidate the molecular binding mechanism of PPO on the specific phenolic substrates during the browning, which may provide theoretical supports for researching and developing of novel high efficient inhibitors of agricultural by-products.
多酚氧化酶(PPO)的靶向抑制是植物性农副产品褐变控制的有效手段。明确PPO对底物特异选择性的分子机制是进行抑制剂靶向设计的基础,而此类研究目前尚鲜有报道。PPO催化功能域的结构解析及关键氨基酸的确证是制约特异性机制研究的瓶颈。申请人前期已构建了莲子PPO的结构模型,并模拟了PPO与四种酚类底物之间的结合模式,探讨了莲子PPO促褐变的生化机制。本项目拟在此基础上,选择同种属PPO结构相近但其特异性底物不同的莲子、莲藕为研究对象,通过定点突变确定PPO催化功能域的关键氨基酸,借助分子模拟技术观测PPO与酚类底物的特异性结合过程,辅以生物谱学表征手段验证结合过程中催化功能域空间构象的变化;采用停流光谱联用技术观察酶底物中间态结构信息,确证PPO精准识别、定位、结合特异性底物的位点和结构功能域。基于此,阐明PPO底物特异选择性的分子机制,为植物性农副产品褐变抑制剂的研发提供理论支撑。

结项摘要

多酚氧化酶(PPO)的靶向抑制是植物性农副产品褐变控制的有效手段。明确PPO对底物特异选择性的分子机制是进行抑制剂靶向设计的基础,而此类研究目前尚鲜有报道。PPO催化功能域的结构解析及关键氨基酸的确证是制约特异性机制研究的瓶颈。本项目针对植物性农副产品有效保鲜的行业瓶颈,选择同种属PPO结构相近但其特异性底物不同的莲子、莲藕为研究对象,通过定点突变确定PPO催化功能域的关键氨基酸,借助分子模拟技术观测PPO与酚类底物的特异性结合过程,辅以生物谱学表征手段验证结合过程中催化功能域空间构象的变化,观察酶底物中间态结构信息,确证PPO精准识别、定位、结合特异性底物的位点和结构功能域。阐明了PPO底物特异选择性的分子机制,为植物性农副产品褐变抑制剂的研发提供理论支撑。并基于此筛选发现了一系列高效褐变抑制剂,有助于发现行之有效的新鲜果蔬保鲜方法,既有较强的代表性,同时还具有脱贫攻坚的时代特色,为促进农业经济增长和农民增收提供理论技术依据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Differential specificities of polyphenol oxidase from lotus seeds (Nelumbo nucifera Gaertn.) toward stereoisomers, (-)-epicatechin and (+)-catechin: Insights from comparative molecular docking studies
莲子 (Nelumbo nucifera Gaertn.) 多酚氧化酶对立体异构体 (-)-表儿茶素和 ()-儿茶素的差异特异性:比较分子对接研究的见解
  • DOI:
    10.1016/j.lwt.2021.111728
  • 发表时间:
    2021-05-24
  • 期刊:
    LWT-FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Li, Jingfang;Deng, Ze-yuan;Liu, Xiaoru
  • 通讯作者:
    Liu, Xiaoru
Hemostatic action of lotus leaf charcoal is probably due to transformation of flavonol aglycons from flavonol glycosides in traditional Chinses medicine
荷叶炭的止血作用可能是由中药中的黄酮醇苷转化为黄酮醇苷元所致。
  • DOI:
    10.1016/j.jep.2019.112364
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF ETHNOPHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Chen, Yuhuan;Chen, Qiwen;Deng, Zeyuan
  • 通讯作者:
    Deng, Zeyuan
Comparison of Flavonoid O-Glycoside, C-Glycoside and Their Aglycones on Antioxidant Capacity and Metabolism during In Vitro Digestion and In Vivo.
黄酮类O-糖苷、C-糖苷及其苷元的抗氧化能力和体外消化与体内代谢的比较
  • DOI:
    10.3390/foods11060882
  • 发表时间:
    2022-03-20
  • 期刊:
    Foods (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xie L;Deng Z;Zhang J;Dong H;Wang W;Xing B;Liu X
  • 通讯作者:
    Liu X

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  • 通讯作者:
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融合多层次化学结构特征的黄酮苷类物质抑制酶促褐变构效关系及分子机制研究
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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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