融合自组装双亲短肽提高Pseudomonas aeruginosa脂肪氧合酶热稳定性机制的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31401638
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    刘松
  • 依托单位：
    江南大学
  • 学科分类：
    C2002.食品生物化学
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Lipoxygenase is an important food enzyme. In our previous study, self-assembling amphipathic peptide (SAP) from zuotin protein sequence was fused to the N-terminus of Pseudomonas aeruginosa lipoxygenase (LOX), yielding a fusion enzyme (SAP-LOX) with an enhanced thermal stability. This is the first report regarding the enhancement of thermal stability of enzymes by fusing SAP. Taking the SAP-LOX as the object of study, we intend to carry out systematic researches on following three aspects: (1) Based on the crystal structure analysis and molecular dynamic simulation, we will the quantitative relationship between the thermal stability and intramolecular interaction added by SAP fusion; (2) By studying the formation of SAP-LOX oligomers and its influence factors, will examine the quantitative relationship between the thermal stability and interaction among SAP-LOX induced by SAP; (3) By strengthening the intermolecular and intramolecular interactions of SAP-LOX, we will design SAPs with high stabilization efficiency and the do the universality analysis. Conclusions making here will further enrich stabilization mechanism of enzyme fused with short peptide, and it will also provide new examples and ideas for molecular modification.
脂肪氧合酶是一种重要的食品酶。申请人前期研究发现，源于酿酒酵母Zuotin蛋白的自组装双亲短肽(SAP)与Pseudomonas aeruginosa脂肪氧合酶（LOX）的N-端融合，得到了热稳定性显著提升的融合酶（SAP-LOX）,这是国内外首次报道融合SAP提高酶热稳定性的研究。申请人拟以该SAP-LOX为研究对象，从三方面对其热稳定化机制进行系统研究：(1) 通过SAP-LOX晶体结构解析和分子动力学模拟，确定SAP引入的分子内相互作用与酶稳定化的定量关系；(2) 通过研究SAP-LOX寡聚体的形成及影响因素，探明SAP介导的分子间相互作用与酶稳定化的定量关系；(3) 基于强化SAP-LOX分子间和分子内相互作用，设计高热稳定化效能的SAP，并验证其通用性。研究得到的相关结论将深入揭示短肽融合促进酶稳定化的机制，同时为分子改造提供新的范例和思路。

结项摘要

自组装双亲短肽(Self-assembling amphipathic peptides, SAPs)是一类亲水、疏水氨基酸交替分布，能够自发组装成为特定纳米结构的特殊短肽。融合在酶或蛋白N端时，可起到促进蛋白质表达及稳定性的功能。本项目对SAPs的稳定化机制及开发应用进行了研究。主要结果如下：(1) 根据相关理化性质及酶蛋白结构分析初步判定，N端融合双亲短肽后所引入“分子间”疏水作用力及“分子内”的氢键是提高碱性果胶酶热稳定性提高的主要原因；(2) 分别对影响SAPs稳定化及促表达的功能的影响因素进行分析，确定SAPs的长度、连接肽的长度及刚柔性对稳定化起到主要作用。SAPs的氨基酸组成，长度，连接肽的刚柔性对融合蛋白的表达量起到主要作用； (3) 根据影响SAPs稳定化及表达量的关键因素，开发出促进酶稳定化的SAP文库和促进酶表达量SAP文库。通过应用文库，使果胶酶(PGL)、脂肪氧合酶（LOX）及天冬酰胺酶(ASN)热稳定性及表达量显著提高；(4)开发出S1v1(AEAEAHAHAEAEAHAH)多功能短肽，使PGL、LOX及GFP等酶或功能蛋白的表达、亲和纯化效率、催化活性及热稳定性的均有明提高。研究得到的相关结论初步揭示了短肽融合促进酶稳定化的机制，研究构建得到的促蛋白稳定性及表达的SAP和连接肽库，以及多功能肽可应用于各种酶和功能蛋白的性能改造与生产。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
脂肪氧合酶结构、分子改造与发酵研究进展
  • DOI：
    10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.12.005
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    生物技术通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘松;陆信曜;周景文;堵国成;陈坚
  • 通讯作者：
    陈坚
Overproduction of pro-transglutaminase from Streptomyces hygroscopicus in Yarrowia lipolytica and its biochemical characterization.
解脂耶氏酵母中吸水链霉菌过量生产转谷氨酰胺酶原及其生化特性
  • DOI：
    10.1186/s12896-015-0193-1
  • 发表时间：
    2015-08-14
  • 期刊：
    BMC biotechnology
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Liu S;Wan D;Wang M;Madzak C;Du G;Chen J
  • 通讯作者：
    Chen J
The N-Terminal alpha-Helix Domain of Pseudomonas aeruginosa Lipoxygenase Is Required for Its Soluble Expression in Escherichia coli but Not for Catalysis
铜绿假单胞菌脂氧合酶的 N 端 α 螺旋结构域是其在大肠杆菌中可溶性表达所必需的，但不是催化作用所必需的
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Journal of Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Xinyao Lu;Guangsheng Wang;Yue Feng;Song Liu;Xiaoman Zhou;Guocheng Du;Jian Chen
  • 通讯作者：
    Jian Chen
Improving the active expression of transglutaminase in Streptomyces lividans by promoter engineering and codon optimization.
通过启动子工程和密码子优化提高浅青紫链霉菌中转谷氨酰胺酶的活性表达
  • DOI：
    10.1186/s12896-016-0304-7
  • 发表时间：
    2016-10-28
  • 期刊：
    BMC biotechnology
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Liu S;Wang M;Du G;Chen J
  • 通讯作者：
    Chen J
Enhanced extracellular production of L-asparaginase from Bacillus subtilis 168 by B-subtilis WB600 through a combined strategy
通过联合策略，枯草芽孢杆菌 WB600 增强了枯草芽孢杆菌 168 中 L-天冬酰胺酶的胞外产量。
  • DOI：
    10.1007/s00253-016-7816-x
  • 发表时间：
    2017-02-01
  • 期刊：
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Feng, Yue;Liu, Song;Chen, Jian
  • 通讯作者：
    Chen, Jian

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  • 发表时间：
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    --
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  • 通讯作者：
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2014
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    万丹;孙科琴;刘松;王淼
  • 通讯作者：
    王淼

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

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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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