粘细菌新型麦芽糖淀粉酶AmyZ产高纯度麦芽糖的催化机制研究
批准号:
31700054
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
李周坤
依托单位:
学科分类:
C0102.微生物生理与生化
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔中利、乔燕、叶现丰、张晗、陈阳
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中文摘要
麦芽糖淀粉酶是一种重要的工业用酶,在食品、饲料、酿酒和医药工业等领域具有广泛的应用,发掘性能优良催化机制明确的麦芽糖淀粉酶具有十分重要的意义。本课题组前期获得一种来源于粘细菌的具有较高催化效率的新型麦芽糖淀粉酶,其淀粉水解产物中麦芽糖含量高达90%且不含葡萄糖。在以低浓度(2 mM)和高浓度(200 mM)麦芽三糖为底物时,该酶均能够高效产生麦芽糖且终产物中无葡萄糖产生,表明该淀粉酶水解过程中可能存在一种与已报道淀粉酶不同的催化机制。本项目拟对该麦芽糖淀粉酶产高纯度麦芽糖的催化机制进行研究,利用高效液相色谱、甲基化修饰以及14C放射性同位素标记技术分析酶解产物,阐明该麦芽糖淀粉酶产麦芽糖过程中底物识别和多分子催化反应过程。通过序列分析和酶晶体结构解析,确定参与催化反应的关键氨基酸的催化功能。本研究将阐明麦芽糖淀粉酶产高纯度麦芽糖的催化机制,以期为麦芽糖淀粉酶的后续应用奠定基础。
英文摘要
Amylolytic enzymes are important industrial enzymes which are widely applied in food, animal nutrition and medical industry, exploring excellent amylolytic enzymes becoming more and more popular and significant. In our previous research we cloned a new maltose-producing α-amylase from myxobacterium Corallococcus sp. EGB, about 90% level of maltose was produced without glucose during the hydrolysis reactions. High-efficiency catalytic reactions were achieved with the 2 mM and 200 mM maltotriose, which indicated that novel catalytic mechanism may exist, which is different from the reported amylases. In this research, the catalytic mechanism that involved in the production of high purity maltose is studied, the process of the molecular catalysis will be clarified by product analysis and methylation modification and 14C radioisotope labeling. The key functional amino acids also be researched based on sequence analysis and crystal structure analysis. The catalytic mechanism that involved in the production of high purity maltose will be clarified from the research. Our research will provide theory evidence for the application of AmyZ in the future.
麦芽糖淀粉酶是一种重要的工业用酶,在食品、饲料、酿酒和医药工业等领域具有广泛的应用,发掘性能优良催化机制明确的麦芽糖淀粉酶具有十分重要的意义。本项目基于前期基础中获得一种来源于粘细菌的具有较高催化效率的新型麦芽糖淀粉酶,开展该淀粉酶产高纯度麦芽糖的多分子催化机制研究。所获得的主要成果为:(1)以枯草芽孢杆菌为宿主,建立了麦芽糖淀粉酶的高效表达系统,表达量为112mg/L,同时以大肠杆菌为宿主,建立了密码子优化和蛋白复性获得活性蛋白的方法;(2)麦芽糖淀粉酶通过水解和转糖基作用,破坏淀粉颗粒完整结构,淀粉外侧链变短,麦芽糖积累,显著抑制淀粉老化;(3)发现麦芽糖淀粉酶具有生淀粉水解活性,比活力为1.14U/mg;(4)将麦芽糖淀粉酶归类于糖苷水解酶一个新的亚家族-GH13_36,该酶建立了多分子催化反应模型,即以内切型的水解方式随机释放一系列麦芽寡糖,催化过程中,酶与产生的葡萄糖基团形成复合物,通过转糖基作用将葡萄糖供体转移至G1,G2以及潘糖等受体上,形成一系列的低聚糖,聚合度高达20左右,随后通过水解作用产生高纯度麦芽糖G2,在此过程中,转糖基和水解反应同步进行;(5)CoMA 的多分子催化活性都由同一活性中心的氨基酸残基(D243-E286-D359)发挥作用,包括水解作用和转糖基作用,此外,发现F314对于酶的活性至关重要;(5)基于催化机制解析,通过淀粉转化实验,发现麦芽糖得率高达 58%(w/w)。
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
A predatory myxobacterium controls cucumber Fusarium wilt by regulating the soil microbial community
捕食性粘细菌通过调节土壤微生物群落控制黄瓜枯萎病
DOI:10.1186/s40168-020-00824-x
发表时间:2020-04
期刊:Microbiome
影响因子:15.5
作者:Xianfeng Ye;Zhoukun Li;Xue Luo;Wenhui Wang;Yongkai Li;Rui Li;Bo Zhang;Yan Qiao;Jie Zhou;Jiaqin Fan;Hui Wang;Yan Huang;Hui Cao;Zhongli Cui;Ruifu Zhang
通讯作者:Ruifu Zhang
A novel outer membrane β-1,6-glucanase is deployed in the predation of fungi by myxobacteria
一种新型外膜β-1,6-葡聚糖酶被部署在粘细菌捕食真菌中
DOI:10.1038/s41396-019-0424-x
发表时间:2019-09-01
期刊:ISME JOURNAL
影响因子:11
作者:Li, Zhoukun;Ye, Xianfeng;Zhang, Zhengguang
通讯作者:Zhang, Zhengguang
Enzymatic properties of an effcient glucan branching enzyme and its potential application in starch modifcation
高效葡聚糖分支酶的酶学特性及其在淀粉改性中的潜在应用
DOI:--
发表时间:2020
期刊:Protein Expression and Purifcation
影响因子:--
作者:Xia Chengyao;Qiao Yan;Dong Chaonan;Chen Xiaopei;Wang Yanxin;Li Ding;Ye Xianfeng;Han Jian;Huang Yan;Cui Zhongli;Li Zhoukun
通讯作者:Li Zhoukun
DOI:10.1002/star.201800254
发表时间:2019-09-01
期刊:STARCH-STARKE
影响因子:2.3
作者:Li Zhoukun;Zheng Wenwen;Cui Zhongli
通讯作者:Cui Zhongli
Novel Maltogenic Amylase CoMA from Corallococcus sp. Strain EGB Catalyzes the Conversion of Maltooligosaccharides and Soluble Starch to Maltose
来自珊瑚球菌的新型麦芽糖淀粉酶 CoMA。
DOI:10.1128/aem.00152-18
发表时间:2018-05
期刊:Applied and Environmental Microbiology
影响因子:4.4
作者:Jie Zhou;Zhoukun Li;Han Zhang;Jiale Wu;Xianfeng Ye;Weiliang Dong;Min Jiang;Yan Huang;Zhongli Cui
通讯作者:Zhongli Cui
外膜型β-1,6-葡聚糖酶GluM在捕食性黏细菌发育中的作用机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:李周坤
- 依托单位:
外膜型β-1,6-葡聚糖酶在捕食性粘细菌识别真菌中的作用机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:李周坤
- 依托单位:
国内基金
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