宏基因组库中新双功能木聚糖酶的富集后筛选及其定向改造

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31270114
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0102.微生物生理与生化
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The degradation of xylan and other natural polysaccharides needs collaboration of multiple enzymes. The bifunctional xylanases have obviously lower costs and higher catalytic efficiency when compared with the mixtures of single-functional enzymes. However, now there are only very few known bifunctional xylanases which have unsatisfactory activities and thermal stabilities. Additionally, it is inefficient to obtain new bifunctional xylanases by using the commonly used function-based metagenomic library screening method. In this study, a Recombination Protein A-based method will be used to enrich bifunctional xylanase genes, and new bifunctional xylanases would be identified by screening the enriched library. Then some new bifunctional xylanases should be chosen to construct DNA shuffling and incremental truncation libraries, followed by reading frame selection and function screening of the libraries to obtain mutants with improved activities and thermal stabilities. Finally, enzymatic and bioinformatics characterizations of the bifunctional xylanases before and after directed evolution will be studied, which should lay the foundation for future study and application of these enzymes.This study should be an important improvement of the current metagenomic techniques, which can significantly increase copy numbers of target genes, and increase the chance of obtaining target proteins. In addition, the screening platform established in this study would lay the foundation for obtaining other novel bifunctional xylanases in the future.
木聚糖等天然聚糖的降解需要多种酶的协作作用。而相对于单功能酶的混合物,双功能木聚糖酶在降低成本、提高催化效率等方面都具有不可比拟的优势。但目前已知的双功能木聚糖酶数量很少,并且在活性和热稳定性等方面不够理想,而采用目前常用的宏基因组库技术结合功能筛选获得新双功能木聚糖酶的效率很低。本研究将利用一种基于重组蛋白A的方法先对宏基因组库中含目的基因的片段进行富集,并在此基础上筛选获得新的双功能木聚糖酶。然后构建DNA shuffling库和渐进性截短库,再经过读码框选择和功能筛选,进一步提高酶的活性和热稳定性。最后对定向改造前后的酶进行酶学特征测定和生物信息学分析,从而为双功能木聚糖酶的应用及深入研究奠定基础。本研究将是对现有宏基因组技术的重要改进,可以显著提高目的基因的拷贝数,增加筛选获得目的基因的概率。同时,本研究所建立的筛选平台也将为未来更多新双功能木聚糖酶的筛选奠定基础。

结项摘要

木聚糖等天然聚糖的降解需要多种酶的协作作用。而相对于单功能酶的混合物,双功能木聚糖酶在降低成本、提高催化效率等方面都具有不可比拟的优势,在研究酶的进化规律方面也有重要的价值。但目前已知的双功能木聚糖酶数量很少,并且在活性和热稳定性等方面不够理想,从而严重制约着其理论研究和生产应用。本研究用含有木聚糖和阿魏酸乙酯的培养基富集培养微生物,然后构建宏基因组库,并在此基础上筛选获得了多个新的双功能木聚糖酶,在提高了酶的热稳定性和活性的同时,也在生物信息学水平上对酶的特征进行了分析,从而为双功能木聚糖酶的应用及深入研究奠定基础。在此基础上,还改进了宏基因组DNA提取方法和建库方法,对相关研究具有重要的参考价值。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Recent advances in universal TA cloning methods for use in function studies
用于功能研究的通用 TA 克隆方法的最新进展
  • DOI:
    10.1093/protein/gzw047
  • 发表时间:
    2016-11-01
  • 期刊:
    PROTEIN ENGINEERING DESIGN & SELECTION
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Yao,Shuo;Hart,Darren J.;An,Yingfeng
  • 通讯作者:
    An,Yingfeng
Expression and Characterization of Levansucrase from Clostridium acetobutylicum
丙酮丁醇梭菌左聚蔗糖酶的表达和表征
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.6b05165
  • 发表时间:
    2017-02-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Gao, Song;Qi, Xianghui;An, Yingfeng
  • 通讯作者:
    An, Yingfeng
A Simple and Convenient Sticky/Blunt-End Ligation Method for Fusion Gene Construction
一种简单方便的融合基因构建粘/平端连接方法
  • DOI:
    10.1007/s10528-015-9669-x
  • 发表时间:
    2015-04-01
  • 期刊:
    BIOCHEMICAL GENETICS
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Gao, Song;Zhang, Jiannan;Zhang, Qingrui
  • 通讯作者:
    Zhang, Qingrui
A method suitable for DNA extraction from humus-rich soil
一种适合从富含腐殖质的土壤中提取DNA的方法
  • DOI:
    10.1007/s10529-014-1591-5
  • 发表时间:
    2014-11-01
  • 期刊:
    BIOTECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Miao, Tianjin;Gao, Song;Yao, Shuo
  • 通讯作者:
    Yao, Shuo

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其他文献

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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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