高分子量麦谷蛋白亚基立体结构与面粉加工品质的关系

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31171630
项目类别：
面上项目
资助金额：
62.0万
负责人：
胡松青
依托单位：
华南理工大学
学科分类：
C2006.食品加工与制造
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
张学武；宋国胜；苏健裕；沈兴；刘光；陈美容；
关键词：
高分子量麦谷蛋白亚基生物定向修饰单晶X射线衍射立体结构面粉加工品质

项目摘要

高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）赋予蛋白聚集体弹性，其中亚基1Dx5和1Dy10的含量是评价小麦面粉加工品质的重要指标。本项目应用大肠杆菌异源表达、组合柱层析纯化、蛋白质晶体培养和单晶X射线衍射等技术解析1Dx5和1Dy10及其组装而成的聚集体的立体结构，分析分子内和分子间共价或非共价相互作用等立体结构信息及其对蛋白质构象形成以及聚集体组装和稳定的贡献；同时选择HMW-GS弹性功能域进行生物定向修饰，改变关键氨基酸残基侧链物理化学性质或中心域短肽片段的结构特性，揭示定向修饰对蛋白聚集体弹性、面粉粉质特性和面团揉混特性的影响规律，阐明HMW-GS立体结构与面粉加工品质之间关系的分子机制。将结构生物学和分子生物学的理论技术引入食物大分子构效关系研究，为解析HMW-GS的特殊加工品质功能奠定分子与结构基础；同时为基因工程改良小麦品种提供定点突变的新思路，指导面粉加工以及麦谷蛋白的改造和应用。

结项摘要

成功克隆表达了高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5的N端结构域（HMW-GS 1Dx5-N）。运用粉质仪、Native-PAGE、还原/非还原SDS-PAGE、分子排阻色谱（SEC）、荧光光谱、圆二色谱（CD）、动态光散射（DLS）、扫描电镜（SEM）等技术，对高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5-N的结构、聚集行为、功能性质等进行了研究。结果表明，HMW-GS的N端结构域不是麦谷蛋白亚基水不可溶的分子基础；在促进1Dx5-N形成大分子聚集体方面，疏水作用力发挥着比二硫键更加积极的促进作用，并且疏水作用力能够加强1Dx5-N分子间二硫键的形成；pH 7.0有利于麦谷蛋白亚基分子间的近距离接触，是形成面筋网络的理想pH，这一结论支持了中性pH条件下进行面粉加工的合理性；可食用盐（NaCl，Na2CO3）能够促进1Dx5-N分子间二硫键的交联，并且Na2CO3还能够诱导除二硫键以外其它共价键的形成，基因突变结果初步表明Cys25和Cys40可能是该共价键反应的主要位点之一；1Dx5-N在面筋形成过程中起着重要作用，其能够在面团中形成大量的蛋白网络结构，同时能够与面筋蛋白通过疏水作用力和二硫键形成更高分子量的聚集体。因此，本研究从分子层面完善了对高分子量麦谷蛋白亚基N端结构域性质、功能的认识，为理解N端结构域在面制品加工中的作用提供了理论基础。此外，应用X-射线单晶衍射技术成功解析了小麦谷氧化蛋白的立体结构。