课题基金基金详情
基于可视化检测方法研究Bolt区对Trametes coccinea AFB1降解酶催化性能的影响机制
结题报告
批准号:
31802103
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
邓盾
学科分类:
C1706.饲料学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
余苗、田志梅、崔艺燕、鲁慧杰、刘志昌
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中文摘要
Tc-AFO是本课题组从Trametes coccinea中鉴定的一个黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)降解酶,分子模拟结果表明Tc-AFO结构中存在一个影响活性中心空间的Bolt区,实验证实Bolt区中一些氨基酸对酶活的影响较大,但具体机制尚不清楚,为揭示Bolt区氨基酸影响酶催化性能的具体机制,本项目拟通过融合表达技术将Tc-AFO Bolt区序列全部或部分替换为同源蛋白的Bolt区序列,构建不同的Tc-AFO融合突变体;利用定点突变的方法在Bolt区不同氨基酸位点进行突变,构建不同的Tc-AFO突变体;应用AFB1核酸适配体交联的水凝胶可视化酶活检测技术,结合圆二色谱和分子模拟等手段,阐明各突变酶的酶学性质以及酶与底物结合能力的差异。全面揭示Bolt区影响酶催化性能的机制,为AFB1降解酶的定向改造和理性设计提供依据。
英文摘要
Previously, we have obtained an Aflatoxin B1(AFB1) degrading enzyme from Trametes coccinea, named Tc-AFO. A bolt region was indentified from 3D structure Tc-AFO and can influence the space of active site. We also confirmed amino acid variation at some site have great impact on Tc-AFO active site, but the mechanism were still unrealed. For explain details on amino acid influence catalytic preperties of Tc-AFO at the bolt region, the experimental designs will be performed by building of fusion recombinant and site-directed mutagenesis. A series of Tc-AFO fusion recombinant were used to found key area on bolt region by totally or partly replaced by different bolt regions origin from other family proteins. Key site of key area on bolt region and main type of amino acid at key site were confirmed using site-directed mutagenesis methods. A visual method basis of AFB1-aptamer cross-linked hydrogel was used to detect varies mutants enzymatic preperties and the mechanism of bolt region on substrate binding Tc-AFO was revealed by CD and molecular modeling software. The results of this study could help us to reveal the mechanism of bolt region on the catalytic preperties of Tc-AFO and provide theoretical and molecular basis for rational design.
黄曲霉毒素B1 (aflatoxin B1,AFB1) 不仅性质稳定且具有较强的致突变性和致癌性,严重影响了畜禽养殖和人类健康。鉴于酶法具有脱毒彻底,所需条件温和,无残留且不对营养物质产生吸附的优点,开展AFB1降解酶的研发工作意义重大。本研究从AFB1降解酶菌中发现了一个AFB1降解酶CueO6,并以此为模版从数据库中基因狩猎了两个结构类似,而降解能力存在显著差异的AFB1降解酶(CueO6、CueO7和CueO8),为此课题组深入研究了造成降解能力差异的机制。通过序列比对和降解AFB1反应特征推断,该酶属于氧化还原酶类,项目首先对三个AFB1降解酶的异源表达情况进行了分析,三个酶均能够在大肠杆菌中表达,表达量在2-5mg/L不等;其次,对AFB1降解酶的酶学性质进行了分析,发现CueO6、CueO7和CueO8它们12h内降解100ng/mL的AFB1的效率分别为64.8%、89.72%和84.41%,催化AFB1降解的Km值和Vmax值存在明显差异。其中CueO7具有相对较高的降解AFB1的能力,Km=1.520×10-3 μmol,Vmax=12.55 pmol/min•mg,当底物浓度低于400ng/mL时,能够在12h内89.72%的降解率降解AFB1。通过分子模拟手段比较底物与酶的结合能,结果发现CueO-7与底物的结合能最低,为-7.6kcal/mol。深入分析并发现其结构中存在不同于其他两个AFB1降解酶的结构。课题组将CueO7关键活性区域与CueO6进行替换,发现突变体催化AFB1的能力提高了13.2%。之后的实验也证实了Bolt区一些氨基酸突变后能够增强酶对AFB1的降解作用,特别是P21Q,K24V,两个突变体酶活分别达到了78%和75%。这些结果都进一步说明此区域氨基酸能够影响酶降解AFB1的活性;最后课题组检测了酶对底物的降解产物结构,发现主要的降解反应发生香豆素基团部分,且降解产物细胞毒性明显小于未降解的AFB1。本研究的实施对理解AFB1酶学降解机制以及开发霉菌毒素降解剂具有参考价值。
期刊论文列表
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专利列表
Complete Genome Sequence of Pediococcus pentosaceus Strain GDIAS 001
戊糖片球菌菌株 GDIAS 001 的完整基因组序列
DOI:10.1128/mra.01586-19
发表时间:2020-03
期刊:Microbiology Resource Announcements
影响因子:0.8
作者:Maopeng Song;Yongfei Wang;Xianyong Ma;Dun Deng
通讯作者:Dun Deng
DOI:10.1111/are.14383
发表时间:2019-11-12
期刊:AQUACULTURE RESEARCH
影响因子:2
作者:Qian, Jing;Deng, Dun
通讯作者:Deng, Dun
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.026774
发表时间:2021
期刊:食品与发酵工业
影响因子:--
作者:刘畅;马现永;马三梅;邓盾
通讯作者:邓盾
DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0071
发表时间:2021
期刊:生物技术通报
影响因子:--
作者:余琴;马现永;邓盾;王永飞
通讯作者:王永飞
DOI:10.13344/j.microbiol.china.200042
发表时间:2020
期刊:微生物学通报
影响因子:--
作者:宋茂鹏;马现永;邓盾;王永飞
通讯作者:王永飞
海氏肠球菌高效降解猪粪粪臭素基因元件及作用机制解析
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