基于木质素模型化合物的木质素生物降解过程中漆酶与底物结合亲和力及相互作用的机理研究
批准号:
51378190
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
曾光明
依托单位:
学科分类:
E1006.固废资源转化与安全处置
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭艳蓉、陈耀宁、李晓东、范长征、陈明、赖萃、张娱
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中文摘要
城市生活垃圾中木质素的高效降解是城市生活垃圾高效堆肥的关键。研究已经发现许多微生物对垃圾木质素具有很强的降解能力。微生物降解垃圾木质素主要依靠具有功能齐全的木质素降解酶系。这些酶系中漆酶由于具有高效催化氧化木质素的能力而最受关注。然而,漆酶降解木质素的机制,尤其是漆酶和木质素之间相互作用机理仍旧很不清晰,缺少深入研究,一定程度上阻碍了垃圾堆肥效益的提高。本项目拟在许多研究中被直接用作木质素的脱氢聚合物(DHP)及结构多样的低聚体木质素模型化合物来代表木质素,拟采用荧光光谱、核磁共振并结合分子对接、分子动力学模拟等生物信息学方法对木质素与漆酶的相互作用进行系统深入的研究。研究工作将阐明它们之间的氢键、范德华力、疏水性等作用情况,揭示发挥关键作用的氨基酸残基,分析这些相互作用在降解过程中的功能,可望为城市生活垃圾木质素的高效降解,及进一步地为城市生活垃圾高效堆肥,提供有关的理论基础和科学依据。
英文摘要
Efficient degradation of lignin is a key process during composting of municipal solid waste. Many microorganisms are able to degrade and utilize the components of lignin. The ability of microbes to degrade lignin is due to their degrading enzymes such as laccase. However, the interactive mechanisms involved in lignin and laccase are still unclear but important for contributing to the improvement of effectiveness of waste composting. The present project selected dehydrogenation polymer (DHP) that was directly used as lignin in many previous studies and oligomer lignin model compounds as representative of lgnin. The present project further employed fluorescence spectrum, nuclear magnetic resonnance and bioinformatics methods such as automatic molecular docking simulations and molecular dynamics simulations to systematacially analyze the interaction mechanisms between lignin and laccase. The detailed interactions were investigated, which revealed the key amino acid residues interacted with substrates by hydrogen bonds (H-bonds), van der Waals and/or hydrophobic interactions. The present study further analyzed the function of these key residues during composting of municipal solid waste. The present work could provide the theoretical and scientific foundation for the efficient degradation of lignin and efficient composting of municipal solid waste.
城市生活垃圾中木质素的高效降解是城市生活垃圾高效堆肥的关键。研究已经发现许多微生物对垃圾木质素具有很强的降解能力。微生物降解垃圾木质素主要依靠具有功能齐全的木质素降解酶系。这些酶系中漆酶由于具有高效催化氧化木质素的能力而最受关注。然而,漆酶降解木质素的机制,尤其是漆酶和木质素之间相互作用机理仍旧很不清晰,缺少深入研究,一定程度上阻碍了垃圾堆肥效益的提高。本项目在许多研究中被直接用作木质素的脱氢聚合物(DHP)及结构多样的低聚体木质素模型化合物来代表木质素,采用荧光光谱、核磁共振并结合分子对接、分子动力学模拟等生物信息学方法对木质素与漆酶的相互作用进行系统深入的研究。研究工作较深入阐明了它们之间的氢键、范德华力、疏水性等作用情况,揭示了发挥关键作用的氨基酸残基,分析了这些相互作用在降解过程中的功能,可望为城市生活垃圾木质素的高效降解,及进一步地为城市生活垃圾高效堆肥,提供有关的理论基础和科学依据。
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Heavy metal-induced glutathione accumulation and its role in heavy metal detoxification in Phanerochaete chrysosporium
重金属诱导的黄孢原毛平革菌谷胱甘肽积累及其在重金属解毒中的作用
DOI:10.1007/s00253-014-5667-x
发表时间:2014-04
期刊:Applied Microbiology and Biotechnology(SCI 2013 IF=3.811)
影响因子:--
作者:Lai Cui;Zhao Meihua;Huang Chao;Li Ningjie;Wei Zhen;Wu Haipeng;Zhang Chen;Lai Mingyong;He Yibin
通讯作者:He Yibin
Cadmium induced hydrogen peroxide accumulation and responses of enzymatic antioxidants in Phanerochaete chrysosporium
镉诱导黄孢原毛平革菌过氧化氢积累和酶促抗氧化剂的反应
DOI:10.1016/j.ecoleng.2014.11.060
发表时间:2015-02
期刊:Ecological Engineering(SCI2013 IF=3.041)
影响因子:--
作者:Piao Xu;Guangming Zeng;Dan-Lian Huang Hao-Ran DongCui LaiMing Chen
通讯作者:Dan-Lian Huang Hao-Ran DongCui LaiMing Chen
Effect of rhamnolipid solubilization on hexadecane bioavailability: enhancement or reduction? ( ESI Highly Cited Paper and ESI Research Front)
鼠李糖脂溶解对十六烷生物利用度的影响:增强还是降低?
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Journal of Hazardous Materials (SCI 2016 IF=6.065)
影响因子:--
作者:Yang Liu;Guangming Zeng;Hua Zhong Zhiquan Wang Zhifeng LiuMin Cheng
通讯作者:Hua Zhong Zhiquan Wang Zhifeng LiuMin Cheng
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Water Research (SCI 2016 IF=6.942)
影响因子:--
作者:Chen Zhang Cui Lai;Guang-Ming Zeng;Dan-Lian Huang Chunping Yang Yang Wang
通讯作者:Dan-Lian Huang Chunping Yang Yang Wang
Diversity of two-domain laccase-like multicopper oxidases genes in Streptomyces spp.: identification of genes potentially involved in extracellular activities and lignocelluloses degradation during agricultural waste composting
链霉菌属中两域漆酶样多铜氧化酶基因的多样性:鉴定可能参与农业废物堆肥过程中细胞外活动和木质纤维素降解的基因
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Applied and Environmental Microbiology(SCI 2016 IF=3.807)
影响因子:--
作者:Lunhui Lu;Guangming Zeng;Changzheng Fan Jiachao Zhang Anwei Chen
通讯作者:Changzheng Fan Jiachao Zhang Anwei Chen
堆肥(或堆肥化)与生物炭联合修复洞庭湖湿地(水稻地)污染土壤的方法及机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:259万元
- 批准年份:2020
- 负责人:曾光明
- 依托单位:
三峡工程建成后水量水质变化情况下洞庭湖湿地演替规律及其修复方法
- 批准号:51039001
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:249.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:曾光明
- 依托单位:
基于生物信息学的城市垃圾木质素生物降解酶系相关基因研究
- 批准号:50978088
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:38.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:曾光明
- 依托单位:
河流水环境灾害风险管理的理论与方法研究
- 批准号:50179011
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:曾光明
- 依托单位:
基于资源环境系统复杂性研究的城市环境规划理论和方法
- 批准号:70171055
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:14.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:曾光明
- 依托单位:
区域水环境质量灰色模拟、规划和评价的理论和方法研究
- 批准号:49201015
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:4.0万元
- 批准年份:1992
- 负责人:曾光明
- 依托单位:
国内基金
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