糖基转移酶UGT51底物选择性机制解析及分子再设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31770846
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    张勇
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 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

Structural diversity of sugar moieties can deeply influence the biological activity and pharmacological properties of many natural glycosides. The uridine diphosphate glycosyltransferases (UGTs) have become attractive candidates as biocatalysts for modifying the structures and bioactivities of pharmaceuticals. The catalytic promiscuity of a new glycosyltransferase (UGT51) from S.cerevisiae was explored. UGT51 showed the capability to glucosylate two types of acceptors, sterol and saponin, making it an ideal cadidicate for diversify glycosylation in these compounds. To expand its donor diversify catalytic property, we try to determine the X-ray structures and investigate its substrate recognition mechanism. And then, we will develop a strategy of semi-rational design combined with whole sequence and sites analysis to create novel UGT enzyme with capability of using unnatural donors. This study highlights a potential versatility of UGT51 in the glycosylation of bioactive natural products.
天然糖苷上糖基结构常变化多样,对药理活性有显著影响。糖基转移酶GT-1家族UDP-糖基转移酶(UGT)作为次生代谢途径糖基修饰关键酶，对糖苷药物合成修饰有重要价值。前期我们对酵母糖基转移酶UGT51鉴定发现其除了转糖基甾醇，对皂苷元也有一定活力，后经改造，UGT51对皂苷元的活性获大幅提高，显示在合成修饰药用糖苷类的应用潜力。然而UGT51仅识别UDP-葡萄糖供体，糖基修饰类型单一，局限了在药用糖苷多样性糖基合成修饰中应用价值。本项目拟解析UGT51酶、复合物结构，结合酶动力学，酶家族氨基酸残基共进化分析等技术，深入理解构效关系。进而集中于对影响酶底物选择性的关键位点区域或结构域进行半理性设计，建立小型智能突变库筛选，人为创造催化非天然糖供体的新UGT酶，从而对药用天然皂苷或糖化甾体的合成提供技术支撑。该研究不仅将促进UGT酶家族底物选择性机制深入理解，且会为相关酶分子设计提供科学依据。

结项摘要

UDP糖基转移酶（UDP-glycosyltransferase，UGT）介导的糖基化修饰对天然产物结构及药理活性多样性的形成至关重要。为深入理解UGT糖基转移酶的底物识别及催化机制，易化新的UGT元件酶设计，我们分别在2.77Å、1.90Å和1.85Å分辨率下解析了Apo-UGT51、UGT51-UDP-glucose和UGT51-UDP-PPD的晶体结构。基于结构比对、定点突变和酶动力学，揭示出UGT对底物识别的关键N3及N5Loop区及动态铰链催化机制。通过建立优化糖基转移酶的FACS高通量筛选技术，集中于UGT51酶底物结合关键区域进行迭代饱和突变，获得了对UDP-Gal,UDP-GalNac有识别催化活性的新UGT51突变酶，其中最优突变体M8将UGT51对供体底物UDP-Gal及受体底物原人参二醇PPD活性相对野生型提高约1889倍，kcat/Km达到6.01mM-1s-1，表明了覆盖于UDPG结合位点帽子结构的N1053和R750位点在供体底物识别发挥关键作用。同时利用优良的UGT51新元件酶，设计构建了糖修饰多酶的有序共固定化级联催化体系，40°C反应4小时，转化率可达99%，从而对药用天然皂苷或糖化甾体的合成及衍生提供技术支撑。通过对UGT51酶分子底物选择性、稳定性等催化机制、酶半理性设计及药用糖苷高效合成策略进行了深入研究，力图为GT-1糖基转移酶家族UGT酶分子定向设计和应用提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Structure of an endogalactosylceramidase from Rhodococcus hoagii 103S reveals the molecular basis of its substrate specificity
红球菌 103S 内切半乳糖神经酰胺酶的结构揭示了其底物特异性的分子基础
  • DOI：
    10.1016/j.jsb.2019.09.010
  • 发表时间：
    2019-12-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF STRUCTURAL BIOLOGY
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Chen, Liuqing;Chang, Qing;Feng, Yan
  • 通讯作者：
    Feng, Yan
Ordered Coimmobilization of Multimeric Enzyme Arrays with Enhanced Biocatalytic Cascade Performance
具有增强生物催化级联性能的多聚酶阵列的有序共固定化。
  • DOI：
    10.1021/acsabm.0c01148
  • 发表时间：
    2021-03-29
  • 期刊：
    ACS APPLIED BIO MATERIALS
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Ali, Mohamed Yassin;Chang, Qing;Feng, Yan
  • 通讯作者：
    Feng, Yan
Highly Efficient Biosynthesis of Glycyrrhetinic Acid Glucosides by Coupling of Microbial Glycosyltransferase to Plant Sucrose Synthase.
利用微生物糖基转移酶与植物蔗糖合酶的人工生物催化剂级联偶联高效生物合成甘草次酸苷衍生物
  • DOI：
    10.3389/fbioe.2021.645079
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Frontiers in bioengineering and biotechnology
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Ali MY;Chang Q;Yan Q;Qian Z;Guo X;Thow K;Wu J;Zhang Y;Feng Y
  • 通讯作者：
    Feng Y
Self-Assembled Multimeric-Enzyme Nanoreactor for Robust and Efficient Biocatalysis
用于稳健高效生物催化的自组装多聚酶纳米反应器
  • DOI：
    10.1021/acsbiomaterials.8b00279
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    ACS Biomaterials-Science & Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yin Liang;Guo Xiang;Liu Lu;Zhang Yong;Feng Yan
  • 通讯作者：
    Feng Yan
Directed evolution of an alpha 1,3-fucosyltransferase using a single-cell ultrahigh-throughput screening method
使用单细胞超高通量筛选方法定向进化α1,3-岩藻糖基转移酶
  • DOI：
    10.1126/sciadv.aaw8451
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Science Advances
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Tan Yumeng;Zhang Yong;Han Yunbin;Liu Hao;Chen Haifeng;Ma Fuqiang;Withers Stephen G.;Feng Yan;Yang Guangyu
  • 通讯作者：
    Yang Guangyu

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

Review on effect of two-phase interface morphology evolution on flow and heat transfer characteristics in confined channel
两相界面形态演化对受限通道流动传热特性影响研究进展
  • DOI：
    10.1007/s00231-020-02932-8
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Heat and Mass Transfer
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    邓坚;陆祺;刘余;邱志方;黄慧剑;张勇
  • 通讯作者：
    张勇
基于基金平衡指数的个人账户养老金调整策略
  • DOI：
    10.13653/j.cnki.jqte.2016.08.010
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    数量经济技术经济研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张勇
  • 通讯作者：
    张勇
暗紫贝母花器官特征及有性繁育系统研究
  • DOI：
    10.11686/cyxb2016070
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    草业学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈垣;徐博琼;郭凤霞;白刚;张荩凤;张勇
  • 通讯作者：
    张勇
基于裂缝效应的锚固体单轴抗压强度试验研究
  • DOI：
    10.13545/j.cnki.jmse.2019.0546
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    采矿与安全工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张勇;崔力;胡江春;孙晓明
  • 通讯作者：
    孙晓明
糖尿病前期患者糖代谢状态与牙周炎症的相关性
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1001-3733.2021.01.021
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    实用口腔医学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张勇;刘畅;陈彬;段晋瑜;薛绯;陈帆
  • 通讯作者：
    陈帆

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

张勇的其他基金

高性能溶聚丁苯橡胶复合材料结构与性能的研究及其在绿色轮胎胎面胶中的应用
  • 批准号：
    52373060
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    50 万元
  • 项目类别：
    面上项目
妊娠期宫内高糖环境对子代肝脏线粒体MCAT影响及其诱发糖尿病的机制研究
  • 批准号：
    81501274
  • 批准年份：
    2015
  • 资助金额：
    18.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
糖基转移酶CgtB底物特异性改造及其机理研究
  • 批准号：
    31200597
  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
    25.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
新型碳填料填充丁苯橡胶及其共混物的结构与性能研究
  • 批准号：
    51273109
  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
    79.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
乙烯-醋酸乙烯酯橡胶/聚酰胺共混物的酯－酰胺交换反应机理以及热塑性弹性体的研究
  • 批准号：
    51073092
  • 批准年份：
    2010
  • 资助金额：
    38.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
单核细胞白血病浸润转移的行为及机制研究（活体）
  • 批准号：
    30900636
  • 批准年份：
    2009
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
原位合成稀土配合物改性橡胶制备复合吸波材料及其性能的研究
  • 批准号：
    50773036
  • 批准年份：
    2007
  • 资助金额：
    34.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
自硫化橡胶共混物的研究
  • 批准号：
    59403005
  • 批准年份：
    1994
  • 资助金额：
    7.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
关闭
close
客服二维码