两种来自苏云金芽孢杆菌的多糖裂解单加氧酶的结构与催化机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770847
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0505.蛋白质、多肽与酶生物化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Lytic polysaccharide monooxygenases (LPMOs), a key enzyme involved in the biodegradation of biomass in nature, can catalyze the oxidation of biomass with the help of oxygen and electron donor. As a catalysis, LPMOs can boost bioconversion of chitin into chitin oligosaccharides or N-acetylglucosamine by chitinases, which is economically significant. The main bottleneck for this bioconversion is the low catalytic efficiency of LPMO and, the less studies on the structure and catalytic mechanism of LPMO, leading to our poor understandings on biocoversion..We have in our former work obtained two AA10 family LPMOs (BtLPMO10A and BtLPMO10B) from Bacillus thuringiensis with clearly distict sequence structure between them. Our studies indicated that BtLPMO10A and BtLPMO10B might have new catalytic mechanism in oxidatively degrade chitin. In this program, we would like to investigate the whole 3-D structures, cooperation structures of copper ion located in their active site, stucture of reaction products, and kinetics of BtLPMO10A and BtLPMO10B, harnessing some advanced instruments, like XRD, EPR, NMR and SEM, among others. The aim of our work is to illustrate the synergistic mechanism of BtLPMO10A and BtLPMO10B and their structural basis, which will provide a theoratical basis and new pathway for large scale production of chitin oligosaccharides or N-acetylglucosamine.
多糖裂解单加氧酶(LPMO)是自然界中参与生物质降解的重要的一类酶,该酶可辅助几丁质水解酶促成几丁质的高效降解,一旦被规模放大,可提升几丁寡糖或N-乙酰氨基葡萄糖的产业化生产,经济意义重大。规模放大的瓶颈是LPMO的酶解效率低,对LPMO结构与催化机制的研究较少,将其用于大规模生物转化的理论基础不足。申请者前期从苏云金芽孢杆菌中发现两个结构与功能未知的LPMO酶,后续研究表明两个酶均可氧化水解几丁质,但表现出不同的催化能力和底物选择性,更为重要的是,两者可协同氧化降解几丁质,基于此,我们推测这两个酶具有不同的结构与催化机制。本申请拟利用X射线衍射、电子顺磁共振、核磁共振等技术手段,从酶的分子结构、反应动力学和反应机制等方面进行研究,最终,在分子水平上阐明两个LPMO酶的催化机制及其结构基础,为提高LPMO的酶解效率,实现几丁质产业大规模绿色转型提供理论依据。

结项摘要

多糖裂解单加氧酶(LPMO)是自然界中参与生物质降解的重要的一类酶,该酶可辅助几丁质水解酶促成几丁质的高效降解,一旦被规模放大,可提升几丁寡糖或N-乙酰氨基葡萄糖的产业化生产,经济意义重大。规模放大的瓶颈是LPMO的酶解效率低,对LPMO结构与催化机制的研究较少,将其用于大规模生物转化的理论基础不足。本项目获得苏云金芽孢杆菌中BtLPMO10A、BtLPMO10B以及BtLPMO10B-N,并明确其底物结合偏好性及氧化活性;明确CBM结构域对LPMO活性功能的影响,同时揭示BtLPMO10A和BtLPMO10B与几丁质降解酶的协同作用机制;利用XRD解析BtLPMO10A和BtLPMO10B的晶体结构;利用ITC和EPR等技术方法,明确BtLPMO10A和BtLPMO10B的活性中心铜离子的结构特点,明确BtLPMO10A和BtLPMO10B氧化降解几丁质的催化机制;BtLPMO与几丁质酶协同降解南极磷虾壳,将晶体几丁质高效转化为几丁寡糖或N-乙酰氨基葡萄糖,为实现几丁质的高效生物转化提供重要的理论基础。上述工作对于揭示AA10家族LPMO氧化降解机制具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(4)
Preparation of trisaccharides from alginate by a novel alginate lyase Alg7A from marine bacterium Vibrio sp. W13
利用来自海洋细菌弧菌的新型藻酸盐裂解酶 Alg7A 从藻酸盐制备三糖。
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2019.08.020
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Zhu Benwei;Li Kuikui;Wang Wenxia;Ning Limin;Tan Haidong;Zhao Xiaoming;Yin Heng
  • 通讯作者:
    Yin Heng
A lytic polysaccharide monooxygenase from Myceliophthora thermophila and its synergism with cellobiohydrolases in cellulose hydrolysis
嗜热毁丝霉的裂解性多糖单加氧酶及其与纤维二糖水解酶在纤维素水解中的协同作用
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2019.08.004
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Haichuan Zhou;Tang Li;Zuochen Yu;Jiu Ju;Huiyan Zhang;Haidong Tan;Kuikui Li;Heng Yin
  • 通讯作者:
    Heng Yin
Biochemical characterization and evolutionary analysis of a novel pectate lyase from Aspergilius parasiticus
寄生曲霉新型果胶酸裂合酶的生化表征和进化分析
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2020.02.279
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Yang Guojun;Chen Wei;Tan Haidong;Li Kuikui;Li Junyan;Yin Heng
  • 通讯作者:
    Yin Heng
A Novel 2,5-Furandicarboxylic Acid Biosynthesis Route from Biomass-Derived 5-Hydroxymethylfurfural Based on the Consecutive Enzyme Reactions
基于连续酶反应的生物质5-羟甲基糠醛生物合成2,5-呋喃二甲酸新路线
  • DOI:
    10.1007/s12010-020-03290-1
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Biochemistry and Biotechnology
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wu Shuli;Liu Qishun;Tan Haidong;Zhang Fuyun;Yin Heng
  • 通讯作者:
    Yin Heng
Identification and characterization of thermostable endo-polygalacturonase II B from Aspergillus luchuensis
卢川曲霉耐热内切多聚半乳糖醛酸酶 II B 的鉴定和表征
  • DOI:
    10.1111/jfbc.13133
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Food Biochemistry
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Tan Haidong;Yang Guojun;Chen Wei;Liu Qishun;Li Kuikui;Yin Heng
  • 通讯作者:
    Yin Heng

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面向总量闭合的水资源配置模型与应用
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  • 作者:
    张布克;史俊;潘迎捷;赵勇;刘海泉
  • 通讯作者:
    刘海泉

其他文献

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赵勇的其他基金

一种新型甲壳素脱乙酰酶的脱乙酰模式研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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