耐高温葡萄糖异构酶在枯草芽孢杆菌中的分泌表达及在高果糖浆合成中的应用基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31401527
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2006.食品加工与制造
  • 结题年份:
    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

Glucose isomerase (Gi) which makes the conversion of D-glucose into D-fructose, is an important industrial enzyme for producing high fructose syrup. Aiming at the technology problem of poor thermostability at high temperature among existing commercial Gis and its production using food grade expression system, relative fundamental studies were developed. Firstly, it was necessary to obtain a non reported thermmophilus Gi gene from Genbank, followed by gene synthesis and heterologous expression in Escherichia coli. Furthermore, the thermostability of Gi was improved by molecular modification of homologous modeling, molecular docking and genetic mutation technologies. Then, the gene of orthomutation enzyme was introduced into the Bacillus subtilis expression vector, and the secretory expression was able to be accomplished using the signal peptide of vector. A series of crucial environmental factors which had the greatest influence on the expression were optimized to realize over expression of refractory Gi. Finally, the experiments on the conversion of glucose into high fructose syrup catalyzed by recombinant Gi were conducted in order to obtain the optimal, high-performance and low cost conversion system. The Gi with better thermostability at high temperature, independent intellectual property right and approving to food safety standards, provided a substantial academic foundation for industrial production and technology development of high fructose syrup.
葡萄糖异构酶,可将D-葡萄糖转化为D-果糖,是制得高果糖浆的重要工业酶。本项目针对商业酶高温热稳定性差、无法用符合食品安全的表达系统生产的技术问题开展了基础研究。首先,从Genbank中筛选文献未报道的嗜热葡萄糖异构酶,合成基因,完成在大肠杆菌中的异源表达;运用同源建模、分子对接、基因突变等技术进行分子改造,进一步提高酶的高温热稳定性。其次,将突变基因导入表达载体,构建枯草芽孢杆菌基因工程菌,通过优化影响蛋白表达的关键环境因素,实现耐高温葡萄糖异构酶的高效分泌表达。最后,对重组酶催化葡萄糖生成高果糖浆的过程进行研究,获得转化效率高、反应成本低的最优转化体系。本项目所开发的具有自主知识产权、高温热稳定性优良、符合食品安全标准的葡萄糖异构酶,将为推进高果糖浆的工业化生产技术奠定坚实的理论基础。

结项摘要

葡萄糖异构酶可将D-葡萄糖异构化为D-果糖,获得的高果糖浆作为甜味剂可应用于食品等诸多领域。为了实现一步生物转化法制备HFCS-55,本项目所开展的研究如下:.1) 运用基因挖据技术,从NCBI数据库筛选到未被研究的Thermotoga petrophila GI(TPGI)和Thermoanaerobacter ethanolicus GI(TEGI),选择更加适合的大肠杆菌为表达系统,酶活更高的TEGI为研究对象,详细优化了TEGI重组菌发酵产酶条件,最终其发酵生物量提高200%,酶活力提高12%。.2) 针对酶在非天然工业环境下表现出催化活性低、稳定性差等限制其工业应用的关键催化特性,本研究运用蛋白质工程手段进行酶分子改造,获得突变酶TEGI-W139F-V186T。酶学性质研究发现,突变酶对底物的亲和力和催化效率高于原始酶,突变酶更优的高温热稳定性和更低的最适反应pH表明其更有利于工业应用。.3) 开发聚乙烯亚胺-戊二醛制备新型固定化耐高温葡萄糖异构酶催化剂的工艺,详细优化了交联剂、絮凝剂和载体添加量,以及固定化pH、温度和时间等环境因素,获得最佳固定化条件。该固定化酶于85℃进行10批次异构化反应,可以连续制得F55型高果糖浆,有效降低了生产成本。

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(4)
固定化葡萄糖异构酶的研究进展
  • DOI:
    10.16774/j.cnki.issn.1674-2214.2015.03.002
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    发酵科技通讯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金利群;郭东京;廖承军
  • 通讯作者:
    廖承军
Immobilization of Recombinant Glucose Isomerase for Efficient Production of High Fructose Corn Syrup
重组葡萄糖异构酶的固定化高效生产高果糖玉米糖浆
  • DOI:
    10.1007/s12010-017-2445-0
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Jin, Li-Qun;Xu, Qi;Zheng, Yu-Guo
  • 通讯作者:
    Zheng, Yu-Guo
葡萄糖异构酶基因的筛选、表达及酶学性质研究
  • DOI:
    10.16774/j.cnki.issn.1674-2214.2015.04.007
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    发酵科技通讯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖承军;郑微;黄建峰;刘成龙;柳志强;程新平;毛宝军;陈德水
  • 通讯作者:
    陈德水
Enhanced production of xylose from corncob hydrolysis with oxalic acid as catalyst
草酸催化玉米芯水解提高木糖产量
  • DOI:
    10.1007/s00449-017-1843-6
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    BIOPROCESS AND BIOSYSTEMS ENGINEERING
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Jin Li-Qun;Zhao Nan;Liu Zhi-Qiang;Liao Cheng-Jun;Zheng Xiao-Yang;Zheng Yu-Guo
  • 通讯作者:
    Zheng Yu-Guo
耐高温葡萄糖异构酶重组菌发酵与转化条件研究
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013871
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾东旭;周霖;王腾;於淳安;廖承军;陈德水;王红艳;廖小颖;金利群
  • 通讯作者:
    金利群

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其他文献

琥珀酸半醛脱氢酶GabD4的表达、纯化及酶学性质分析
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    贾东旭;刘东;郑裕国
  • 通讯作者:
    郑裕国
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    煤炭科学技术
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    --
  • 作者:
    陈向军;贾东旭;王林
  • 通讯作者:
    王林
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    贾东旭;盛志强;袁光伟
  • 通讯作者:
    袁光伟
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    煤炭科学技术,第34卷第4期,P88-90,2006年4月
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾东旭;王兆丰;袁军伟;陈向军
  • 通讯作者:
    陈向军

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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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