外切纤维素酶I高效降解结晶纤维素动态学过程与充分条件

本课题以CBHI持续降解结晶纤维素的动态过程分析为切入点，利用MD, QM及QM/MM计算方法分析了CBHI等催化断键的过渡态，阐明了其断键具体过程及其催化效率提高的可能途径。构建高性能结构生物信息学研究平台，分析GH7糖苷水解酶催化结构域活性架构中关键结合位点与结合能变化，利用副本交换方法分析不同温度下的CBHI催化结构域的分子动态行为与其释放纤维二糖的机理与其影响因素，确定了CBHI碳水化合物结合结构域的底物特异性结合位点。利用动态波谱分析、微量热分析等方法，研究了环境温度、底物表面可及性对催化过程影响，分析了酶分子活性架构与不溶性底物的构效关系，阐明了CBHI持续催化过程的热力学控制因素及其催化过程的反应坐标，总结出了CBHI持续降解催化的机理及实现高效催化的充分条件。研究获得的相关知识，将为外切纤维素酶效率的提高、降低生物转化过程能耗、优化发酵工艺等难点的克服提供支持，从而推动燃料乙醇新技术的革新与工业转化。