有序可控自组装双酶膜纳米生物反应器的构筑及构效关系研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21176150
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    蒋育澄
  • 依托单位：
    陕西师范大学
  • 学科分类：
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

针对多酶协同体系中酶促反应耦合的匹配问题，受生物呼吸链上多种酶之间通过在空间的有序排布协同完成电子传递的模式的启发，以生物素与亲和素分子之间的特异性结合为驱动力，通过层层自组装方式在覆金固相载体表面引导氯过氧化物酶(CPO)与葡萄糖氧化酶(GOx)进行双酶共固定，构筑一种酶分子在空间有序排布的纳米酶膜生物反应器用于酶促反应的耦合。从组装过程的受控因素结合酶膜层的结构表征研究自组装模式及其调控规律；以操作稳定性和重复使用率为评价指标考察及优化酶膜反应器的性能；并进一步通过反应器在CPO/GOx双酶促耦合制备手性环氧氯丙烷的反应中的应用，解析酶膜反应器的构-效关系，实现酶促反应的最佳匹配。.本项目通过酶膜反应器中多种酶组分在空间分布的格式化实现酶功能集成和酶促反应耦合，可为多组分酶膜反应器的设计和构建提供新的思路和模式，为多酶共固定提供新的方法和路线；为复杂生物转化过程提供优越的操作平台。

结项摘要

本项目以生物素与亲和素分子之间的特异性结合为驱动力，通过层层自组装方式在覆金固相载体表面引导氯过氧化物酶(CPO)与葡萄糖氧化酶(GOx)进行双酶共固定，构筑一种酶分子在空间有序排布的纳米酶膜生物反应器。通过酶膜反应器中多种酶组分在空间分布的格式化实现酶功能集成和酶促反应耦合。.研究工作取得的主要结果如下：.1、双酶膜反应器的构-效关系. 研究发现，酶双层在空间的定向排布方式直接影响酶反应器的性能。由于GOx与生物素形成“笼型”结构，使传质阻力增大，不利于底物的接近，因而GOx(内）-CPO（外）构型的反应器催化活性较高；但另一方面，酶双层中“笼型”结构的存在有利于反应器的稳定性，经12次重复使用之后，酶反应器的活性仍能保持在60%以上。.2、双酶促反应耦合的调控. GOx氧化葡萄糖在线产生H2O2与CPO-H2O2氧化底物的双酶促反应的匹配主要取决于葡萄糖的浓度。若葡萄糖的浓度较低时不能产生足够的氧化剂而影响CPO的酶促氧化活性，但同时发现，由于CPO表面高度糖基化，高浓度的葡萄糖通过氢键等与CPO表面基团反应从而导致蛋白沉淀，也会影响CPO的催化活性。因此，葡萄糖浓度是GOx-CPO双酶促反应耦合的调控因子。.以上结果可为多组分酶膜反应器的设计和构建提供新的思路和模式，为CPO催化的复杂生物转化过程提供优越的操作平台。.共发表与该项目有关的研究论文12篇(全部标注由本基金资助），全部为SCI源期刊论文；获得国家发明专利2项、正在申请的专利11项；培养人才：已毕业硕士研究生11人，在读8人，在读博士2人，在站博士后1人。

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
基于小分子掺杂及聚电介质模板导向的水溶性聚苯胺的CPO酶促氧化合成及结构性能表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    高等学校化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蒋育澄;胡满成;李淑妮;翟全国
  • 通讯作者：
    翟全国
Ordered Mesoporous Silica Matrix for Immobilization of Chloroperoxidase with Enhanced Biocatalytic Performance for Oxidative Decolorization of Azo Dye
有序介孔二氧化硅基质用于固定氯过氧化物酶，增强偶氮染料氧化脱色的生物催化性能
  • DOI：
    10.1021/ie5011492
  • 发表时间：
    2014-08-06
  • 期刊：
    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Jiao, Ruijuan;Tan, Yi;Zhai, Quanguo
  • 通讯作者：
    Zhai, Quanguo
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氯过氧化物酶快速脱色蒽醌和三苯甲烷染料：催化机理、产物分析和降解路线
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2014.01.063
  • 发表时间：
    2014-05-15
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Liu, Lixia;Zhang, Juan;Zhai, Quanguo
  • 通讯作者：
    Zhai, Quanguo
Promotion of Activity and Thermal Stability of Chloroperoxidase by Trace Amount of Metal Ions (M2+/M3+)
微量金属离子（M2 /M3）促进氯过氧化物酶的活性和热稳定性
  • DOI：
    10.1007/s12010-013-0677-1
  • 发表时间：
    2014-03-01
  • 期刊：
    APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Li, Haiyun;Gao, Jinwei;Zhai, Quanguo
  • 通讯作者：
    Zhai, Quanguo
氯过氧化物酶催化过氧化氢氧化水溶性偶氮染料的降解
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    工业催化
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张娟;蒋育澄
  • 通讯作者：
    蒋育澄

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其他文献

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  • 作者：
    胡满成;蒋育澄;李超男
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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    高等学校化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蒋育澄;王健吉;卓克垒;夏树屏;胡满成
  • 通讯作者：
    胡满成

其他文献

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蒋育澄的其他基金

基于细胞内多层次纳米效应仿生构筑多酶级联催化体系及其构效关系的微量热研究
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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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