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海洋微生物来源优质酶基因资源发现及理性改造
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    Q814, S986.2
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于酶工程领域。酶制剂广泛应用于工业、食品、能源、生物医药等很多领域,是现代生物技术产业的重要支柱。与国外发达国家相比,中国的酶制剂研发存在品种单一、应用领域窄等缺陷。海洋生态环境复杂、特殊,其中蕴含有性质不同于其他生态环境来源的新颖酶资源。因此,建立高效筛选策略,从海洋生境中筛选性质优良的酶基因资源,并针对现有工业生物技术领域需求,进行相关酶蛋白的理性改造,能为扩大酶资源的应用领域,逐步缩小中国酶制剂技术与发达国家的差距,打破发达国家的技术垄断,增强与外国优势产品竞争力奠定基础。自2009年以来,项目组在海洋新颖酶资源挖掘和理性改造方面开展了系列工作,主要科学发现如下:建立了基于PCR技术的漆酶基因快速筛选策略,筛选获得在碱性和高浓度氯离子环境发挥催化功能的新型优质细菌漆酶。建立的漆酶基因克隆策略被多个国家同行学者高度评价;获得的拥有新颖特性和独立知识产权的漆酶蛋白克服了传统漆酶碱性和卤族离子不耐受的缺陷,为中国漆酶自主生产和应用奠定了物质基础。部分酶已成为漆酶研究的模式酶,被十多个国家的同行跟踪研究,体现该发现点的代表作1近3年被SCI核心期刊他引15次。解析了细菌漆酶Lac15晶体结构,发现与蛋白稳定性相关的关键氨基酸肽段,并针对化妆品行业特点,通过蛋白质理性设计改造,获得了可用于生物染发的细菌漆酶蛋白。该发现建立的细菌漆酶理性改造策略被国际同行普遍认可,为细菌漆酶的工程改造提供了一种新思路;同时,该发现拓展了细菌漆酶的应用领域,为推动细菌漆酶的产业化应用奠定了基础。构建了体外功能筛选策略,筛选并首次报道了来自海洋微生物的活性受葡萄糖激活、并具有抗产物阻遏性质的β-葡萄糖苷酶。该发现引领了近年来β-葡萄糖苷酶研究新方向,获得的新型葡萄糖苷酶也成为国际上该类酶蛋白研究的模式酶,体现该发现的代表作是国际上β-葡萄糖苷酶葡萄糖耐受和激活性质研究引用次数最高的文献,已被SCI核心期刊引用32次。基于蛋白质结构预测及模拟,发现参与葡萄糖耐受的关键氨基酸残基位点,初步阐明了β-葡萄糖苷酶的葡萄糖耐受机制。该发现为相关酶蛋白的葡萄糖耐受性机制分析及定向改造提供了理论依据。围绕上述发现点,项目组在该领域相关专业期刊发表学术论文8篇(其中被SCI收录6篇,MEDLINE收录2篇),累计引用79次,其中他引75次(包括Medline和CSCD数据),SCI核心集他引70次。由美、英、日、法等29个国家的76个研究机构的450多名学者在37种国际权威期刊上进行引用。该项目发现的多个优质酶基因资源、建立的酶蛋白理性改造方法、以及提出的酶蛋白的应用潜力等引领了部分酶蛋白的研究方向,被国际同行直接采纳和跟踪研究,主要完成人应邀在多个国际酶学会议作大会报告,得到了国际学术同行的好评,产生了广泛的学术影响。
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