枯草芽胞杆菌谷氨酰胺转氨酶催化蛋白交联过程调控机制的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671806
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2002.食品生物化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31
  • 项目参与者:
    刘逸寒; 黄琳; 王洪彬; 王稳航; 王俊英; 贾雷博; 桂爽; 冯永蕊;
  • 关键词:

项目摘要

Transglutaminases (TGs) can catalyze the intra- or inter-crosslinking reactions in protein molecules and have been widely applied in food processing to improve the food properties. Currently, only the transglutaminase (MTG) derived from Streptomyces mobaraense is industrially produced and commercialized. However, the single product can hardly fulfill the various processes and substrates of food processing. In the present study, a novel transglutaminase (BTG) from Bacillus subtilis, with superior thermostability and different substrate specificity in comparison with MTG, will be set as the research object. To fully understand the molecular mechanism of substrate specificity, we will analyze the catalytic efficiency of BTG toward different glutamine peptides and figure out the peptides with high catalytic efficiency (Q peptide). Subsequently, three kinds of proteins, respectively with different level of Q pepetide, will be taken as the substrates for cross-linking. The causal and dose-effect relationships on the microstructures, mesoscopic properties, and macroscopic qualities of crosslinks of BTG and proteins in the different processing conditions and parameters will be analyzed to illuminate that the multi-scale mechanism on process of protein-crosslinking catalyzed by BTG. To understand the regulatory mechanism in the BTG-catalyzed processes, the linkage laws of the synergistic effect of some key processing conditions and parameters and multi-scale cross-linking of BTG and proteins will be also investigated. The present research will provide not only fundamental basis on the evaluation of crosslinking effect and optimization of machining process for different proteins, but also new strategies for developing novel TGs and enhancing their abilities of quality control in food processing.
谷氨酰胺转氨酶(TG)可催化蛋白分子内和分子间交联,因此广泛应用于食品加工中改善食品特性。目前只有茂原链轮丝菌TG(MTG)商品化,但其难以适应种类繁多的食品加工底物和过程。本项目以与MTG相比具有不同底物特异性和良好热稳定性的枯草芽胞杆菌TG(BTG)为研究对象,解析BTG对不同谷氨酰胺多肽底物催化效率并筛选高催化效率谷氨酰胺多肽(Q肽),阐明BTG底物特异性分子机制;以含Q肽序列比例高、中、低的三种蛋白分别为底物,解析不同加工条件参数下BTG交联蛋白微观结构、介观性质和宏观品质的因果量效关系,阐明BTG催化蛋白底物交联过程多尺度作用机制;解析关键加工条件参数协同效应与BTG交联蛋白多尺度的联动规律,阐明BTG催化蛋白底物交联过程调控机制。本项目将为BTG针对不同特征蛋白底物交联效果评价、加工过程调控改良提供理论基础和依据,为开发新型TG和增强TG在食品加工过程中品质控制能力提供新策略。

结项摘要

目前只有茂原链轮丝菌TG(MTG)商品化,但其难以适应种类繁多的食品加工底物和过程。枯草芽胞杆菌TG(BTG)与MTG相比具有不同底物特异性和良好热稳定性,可为食品加工业提供新的选择。.本项目(1)对BTG酶学特性进行分析,其最适作用温度为60℃、最适pH为8.0、在60℃以下及pH6.0-9.0活力稳定,表现出良好的热稳定性和pH稳定性;利用mRNA体外展示技术,筛选获得5个与BTG表现出高交联效率的多肽,经分子动力学模拟分析发现酶和多肽底物交联效率的不同主要与结合能相关,从而阐明了BTG底物特异性的分子机制;另外,利用易错PCR结合高通量筛选技术,获得活力及耐热性能提升MTG突变体E164L,经分子动力学模拟分析发现局部区域的不稳定促进了底物分子接近活性位点,从而阐明了MTG高活力的分子机制。(2)利用圆二色谱检测,获得BTG结构与作用温度之间的关系,表明α-螺旋对于维持BTG的酶活性起着十分重要的作用;在不同条件参数下,测定经BTG交联后,牛血清白蛋白、乳清蛋白、大豆分离蛋白形成的粒径、热稳定性、乳化性、发泡性、持水性、质构等情况,获得BTG交联蛋白的微观结构、介观性质和宏观品质之间关联,从而阐明了BTG催化蛋白底物交联过程的作用机制,并确定蛋白底物浓度及温度为影响交联效果的主要因素。(3)对影响交联效果的主要因素-蛋白底物浓度及温度进行调整及控制,通过改善BTG交联蛋白的微观结构、介观性质,进一步提升其宏观品质,从而阐明了BTG催化蛋白底物交联过程的调控机制。.本项目通过对BTG是应用基础研究,阐明了其交联的分子基础、功能特征及调理机制,为其他TG的开发及应用提供了理论指导及技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Enhancing the functional characteristics of soy protein isolate via cross-linking catalyzed by Bacillus subtilis transglutaminase
通过枯草芽孢杆菌转谷氨酰胺酶催化交联增强大豆分离蛋白的功能特性
  • DOI:
    10.1002/jsfa.11052
  • 发表时间:
    2021-01-13
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE SCIENCE OF FOOD AND AGRICULTURE
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Liu, Yexue;Zhang, Yuanfu;Liu, Yihan
  • 通讯作者:
    Liu, Yihan
Cross-linking and film-forming properties of transglutaminase-modified collagen fibers tailored by denaturation temperature
通过变性温度调节转谷氨酰胺酶修饰的胶原纤维的交联和成膜特性
  • DOI:
    10.1016/j.foodchem.2018.07.223
  • 发表时间:
    2019-01-15
  • 期刊:
    FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Cheng, Shan;Wang, Wenhang;Wu, Zinan
  • 通讯作者:
    Wu, Zinan
Effects of nanofiber cellulose on functional properties of heat-induced chicken salt-soluble meat protein gel enhanced with microbial transglutaminase
纳米纤维纤维素对微生物转谷氨酰胺酶增强热诱导鸡肉盐溶肉蛋白凝胶功能特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.foodhyd.2018.05.046
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Food Hydrocolloids
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Zhang Xiaowei;Wang Wenhang;Wang Yanan;Wang Yabin;Wang Xiao;Gao Guixian;Chen Guiyun;Liu Anjun
  • 通讯作者:
    Liu Anjun
Evaluation of the site-unspecified peptide identification method for proteolytic peptide mapping.
蛋白水解肽图谱中非特定位点肽鉴定方法的评价
  • DOI:
    10.1039/d0ra04226a
  • 发表时间:
    2020-10-07
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
  • 通讯作者:
Enhancing the activity and thermostability of Streptomyces mobaraensis transglutaminase by directed evolution and molecular dynamics simulation
通过定向进化和分子动力学模拟增强茂原链霉菌转谷氨酰胺酶的活性和热稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.bej.2019.107333
  • 发表时间:
    2019-11-15
  • 期刊:
    BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu, Yihan;Huang, Lin;Lu, Fuping
  • 通讯作者:
    Lu, Fuping

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谷氨酸棒杆菌人工合成启动子文库的构建及应用
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    路福平
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  • 通讯作者:
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路福平的其他基金

重组胃蛋白酶原A黑曲霉高效表达及其在食物营养中的应用基础研究
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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]
      
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