嗜酸乳杆菌GIM1.208β-葡萄糖苷酶高效释放刺梨槲皮素的底物结合模式及分子作用机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31860446
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2006.食品加工与制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Rosa roxburghii Tratt is the focus in the development of fruit resources with mountainous region characteristic in Guizhou. Our preliminary study found that β-glucosidase produced by L.acidophilusGIM1.208 can effectively induce the release of quercetin--the main aglycones in Rosa roxburghii Tratt,but the mechanism remains unclear. In this program,the recombinase was attained by cloning and heterologous expression of BGL gene from GIM1.208, then its specific substrate was clarified by analyzing enzyme activity and establishing the kinetic model. Meanwhile,the molecular structure combining with different substrates and different features of molecular interaction were revealed by determining the amino acid sequence, the dynamic scattering spectrum, the fluorescence spectrum and the circular dichroism. Finally,through the study of BGL homology model,the docking method for target substrate molecular using three-dimensional structure model and two-dimensional mapping, the relationship between BGL and the structure of active sites, active site, amino-acid residues, and the non-covalent interaction of different complexes were further clarified. Consequently, it will be elucidated that the substrate binding model and Interaction mechanisms of releasing effectively quercetin by BGL from Rosa roxburghii Tratt. This program has great significance for improvement of the flavonoid bioactivity from Rosa roxburghii Tratt and application of the probiotics, and provides guidance for the BGL functional modification and its downstream engineering as well.
刺梨是贵州重点发展的山地特色水果资源。项目前期研究发现,嗜酸乳杆菌GIM1.208产β-葡萄糖苷酶(BGL)对刺梨重要黄酮苷元—槲皮素具有高效释放能力,但相关机制尚不清楚。据此,本项目通过基因克隆外源表达获得GIM1.208BGL重组酶,进而建立BGL催化反应动力学模型,探明BGL对刺梨不同槲皮素糖苷底物识别特异性;采用DLS、FS、CD、MALDI-TOF-MS及分子序列分析,明确BGL催化活性结构、酶与不同底物识别的结构模式及分子间作用差异化表征;同时通过同源建模及分子对接三维结构模型与二维图谱研究,进一步揭示BGL及酶-底物结合的活性中心、活性位点、关键氨基酸残基及非共价作用与催化活性的相关性,最终阐明GIM1.208BGL高效释放刺梨槲皮素的底物结合模式及分子作用机制。该研究对刺梨功能挖掘提升及益生菌功能开发具有重要意义,同时为BGL下游工程研究提供必要的理论依据和指导。

结项摘要

项目根据计划书要求以及研究过程中的实际需要,完成了嗜酸乳杆菌GIM1.208β-葡萄糖苷酶(GIM1.208 BGL)的编码基因序列、理化性质、蛋白分子结构与性质分析;完成了刺梨槲皮素糖苷前体分离纯化鉴定、含量分布检测及生物转化特征分析;探讨了GIM1.208 BGL酶学特性及催化底物反应动力学;开展了GIM1.208 BGL与槲皮素糖苷分子相互作用原子力显微镜、荧光光谱变化及圆二色谱分析,同时,结合进行了GIM1.208 BGL与槲皮素糖苷相互作用的分子对接模拟分析应证。本研究首次阐明了来源于益生菌的嗜酸乳杆菌GIM1.208 BGL的分子结构与酶学特性,阐明了GIM1.208 BGL与槲皮素糖苷底物识别结合关系以及最适底物,揭示了酶蛋白受体与底物识别与结合的行为模式,以及活性中心结构特征与其催化作用关系。. 研究按计划开展相关研究工作,顺利完成了预定目标任务,公开发表相关论文8篇,其中SCI收录4篇,授权技术发明专利2件,培养研究生3名。项目研究结果和发现为后续研究工作提供了重要思路方向,成果为刺梨特色资源功能活性二次开发以及嗜酸乳杆菌BGL催化活性位点修饰和理性改造提供了基础理论依据和技术参考。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
超高效液相色谱-串联高分辨质谱对刺梨槲皮素及其糖苷类化合物的鉴定分析
  • DOI:
    10.19756/j.issn.0253-3820.191338
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王翼;顾苑婷;丁筑红;陈思奇;肖仕芸;余奕宏;杜勃峰;宋煜婷
  • 通讯作者:
    宋煜婷
混菌发酵刺梨果渣风味组分及香气特征的变化分析与评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国酿造
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈思奇;孟满;杜勃峰;肖仕芸;丁筑红
  • 通讯作者:
    丁筑红
Interaction between active compounds from Rosa roxburghii Tratt and β-glucosidase: Characterization of complexes and binding mechanism
刺梨活性化合物与 β-葡萄糖苷酶之间的相互作用:复合物的表征和结合机制
  • DOI:
    10.1016/j.lwt.2022.113707
  • 发表时间:
    2022-07-06
  • 期刊:
    LWT-FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Ding, Xiaojuan;Yu, Yihong;Ding, Zhuhong
  • 通讯作者:
    Ding, Zhuhong
嗜酸乳杆菌GIM1.208 β-葡萄糖苷酶的异源表达、纯化及酶学性质研究
  • DOI:
    10.16476/j.pibb.2020.0226
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生物化学与生物物理进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余奕宏;丁小娟;丁筑红;宋煜婷;王翼
  • 通讯作者:
    王翼
嗜酸乳杆菌GIM1.208产β-葡萄糖苷酶培养基及发酵条件优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国酿造
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余奕宏;丁小娟;丁筑红;宋煜婷;王翼;陈思奇;肖仕芸;杜勃峰
  • 通讯作者:
    杜勃峰

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  • 通讯作者:
    丁筑红
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  • 作者:
    丁筑红
  • 通讯作者:
    丁筑红

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丁筑红的其他基金

刺梨VC对L.acidophilusGIM1.208β-葡萄糖苷酶高效转化刺梨黄酮苷促效作用的分子结合模式及其活性位点构效关系研究
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    32160532
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    2021
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    37.00 万元
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    地区科学基金项目
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    地区科学基金项目

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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

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          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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