基于底物结构特征的黄原胶内切酶的催化性能解析及分子改造
批准号:
32072160
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
杨帆
依托单位:
学科分类:
食品生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨帆
中文摘要
黄原胶降解产生的低聚糖具有良好的生理活性,是一种有价值的新型功能性寡糖。然而,黄原胶的复杂结构造成其主链酶解效率低且切割位点随机,获得的寡糖产物为聚合度分散的混合物,不利于后续构效分析和工业化制备。因此,基于黄原胶结构特征的内切酶XCD的催化性能解析及分子改造成为亟待解决的问题。本项目拟在梳理黄原胶多级结构与酶解效率关系的基础上,建立低剂量离子液体-黄原胶内切酶水解体系,实现黄原胶主链的高效水解;同时,阐明糖结合模块SBM识别黄原胶侧链的分子机理,并通过分子改造提高SBM离子液体耐受性;最后,构建多组件XCD-SBM嵌合体文库,利用SBM“引导”黄原胶内切酶特异性识别黄原胶五糖单元,实现低剂量离子液体中无序化黄原胶的高效、精准切割。本项目将进一步阐明黄原胶的结构特征影响其内切酶水解效率和底物识别切割方式的分子机理,获得的新信息和新材料对精准化研制功能性寡糖具有重要理论意义和经济价值。
英文摘要
The xantho-oligosaccharide produced by xanthan degradation has excellent physiological activities. Therefore, xantho-oligosaccharide has proved to be a valuable and novel functional oligosaccharide. However, due to the complex structure of xanthan, the enzymatic cleavage of xanthan backbone is hard and random, leading to mixed oligosaccharides with different degree of polymerization, which obstacles the study of structure-activity relationship. Thus, it is important to reveal and rationally improve the catalytic performance of endo-xanthanase based on xanthan structural properties. In this project, to achieve high-efficient hydrolysis of xanthan backbone, we aim to establish a low-dose ionic liquid-enzymatic hydrolysis system, based on clarifying the correlation between the tertiary structure of xanthan and enzymatic hydrolysis efficiency. Meanwhile, the recognition mechanism of xanthan side chain-binding module SBM is going to be revealed, and ionic liquid-tolerant SBM will be constructed by saturation mutagenesis. Finally, to achieve high-efficiency and precise cleaving of disordered xanthan in low-dose ionic liquid, the multimodular XCD-SBM chimera library will be constructed, and with the "guidance" of SBM, XCD will specifically recognize and cleave the pentasaccharide unit of xanthan. Our project will further elucidate the effect of xanthan structural characteristics on the hydrolysis efficiency and behavior of xanthanase, and is significant for precise production of functional oligosaccharides at food grade.
为了实现均一组分黄原胶寡糖的生物制造,本研究基于黄原胶底物每五个糖单元中就含有一个侧链的结构特征进行了黄原胶内切酶催化性能的解析及分子改造。首先,本工作阐明了低剂量离子液体能够通过破坏黄原胶分子内氢键有效打开其致密空间网络结构,从而提高酶的可及性及水解效率,并筛选出能够在低剂量离子液体条件下有效水解黄原胶主链的黄原胶酶;随后,本工作揭示了一种来源于黄原胶裂解酶的新型黄原胶结合蛋白MiXBM通过loop环高亲和力、高特异性识别并结合黄原胶侧链的分子机理,并成功构建了一系列融合有MiXBM的黄原胶酶嵌合体,证明了MiXBM能够显著提高黄原胶酶对底物的水解活性并其切割方式从内切酶典型的随机切割转变为非典型的靶向性切割;最后,本工作成功建立了黄原胶-低剂量离子液体-嵌合酶解体系,实现了成分均一的功能性黄原胶寡糖的高效制备。利用该体系制备的黄原胶寡糖能够通过调节小鼠肠道微生物群落从而改善肠道微环境并影响宿主免疫平衡,具有优良的生理活性。本项目的实施为今后功能性黄原胶寡糖的工业化生产提供了理论支持和技术保障,获得的新信息和新材料对精准化研制功能性寡糖具有重要理论意义。
黄原胶生物降解途径的解析及重建
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批准号:31671796
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:杨帆
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依托单位:
基于“模块途径工程”策略的功能性油脂生物积累机制研究
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批准号:31201302
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2012
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负责人:杨帆
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依托单位:
国内基金
海外基金