分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-11-26 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 细胞代谢过程中多样的生化修饰反应能够精细调控细胞的活力与功能，其中，酶促糖基化是细胞代谢调控过程中普遍存在的一种分子修饰，对维持和调节细胞功能具有重要影响。糖基转移酶通过将糖基供体的糖基转移至相应的受体分子来实现糖基化修饰。受体分子经过糖基化修饰会改变其在细胞内稳定性、溶解性和区域定位等特性，并在调节细胞周期、信号传导、蛋白表达调控、应答反应和清除细胞异物等诸多生物过程中起着重要作用。简要介绍了细胞代谢过程中糖基转移酶超家族的分类、命名和催化机理。重点阐述细胞中蛋白质类生物大分子和小分子化合物的糖基化反应及其在细胞代谢过程中的功能。展望了细胞中糖基化反应及糖基转移酶在人类健康、医药产品、工业催化、食品和农业等领域的应用前景
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-11-26 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 细胞代谢过程中多样的生化修饰反应能够精细调控细胞的活力与功能，其中，酶促糖基化是细胞代谢调控过程中普遍存在的一种分子修饰，对维持和调节细胞功能具有重要影响。糖基转移酶通过将糖基供体的糖基转移至相应的受体分子来实现糖基化修饰。受体分子经过糖基化修饰会改变其在细胞内稳定性、溶解性和区域定位等特性，并在调节细胞周期、信号传导、蛋白表达调控、应答反应和清除细胞异物等诸多生物过程中起着重要作用。简要介绍了细胞代谢过程中糖基转移酶超家族的分类、命名和催化机理。重点阐述细胞中蛋白质类生物大分子和小分子化合物的糖基化反应及其在细胞代谢过程中的功能。展望了细胞中糖基化反应及糖基转移酶在人类健康、医药产品、工业催化、食品和农业等领域的应用前景
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-09-20
摘要： 甘草酸（Glycyrrhizin，GL）是甘草最主要的有效成分之一，具有抗肿瘤、抗病毒、抗过敏、抗炎、及促进肾上腺皮激素等功能，在食品添加剂和化妆品领域也有广泛的应用，是一种重要的精细化工产品1,2。其分子中含有两个葡萄糖醛酸基使得其极性较强，导致其难以有效透过细胞膜并进一步在细胞内发挥药理作用，故甘草酸并非是其发挥最佳药理作用的最佳分子形态3,4。甘草酸的衍生物如单葡萄糖醛酸基甘草次酸（Glycyrrhetinic acid monoglucuronide，GAMG）和甘草次酸（Glycyrrhetinic acid，GA）分别为甘草酸经水解外侧的一个、两个葡萄糖醛酸基团的β-1,2糖苷键得到的产物。其中GAMG比GA缺少一个葡萄糖醛酸基团，极性中等，使得其在体内的溶解能力以及跨膜转运的能力得到很大提高，因此GAMG比GL和GA具有更高效的吸收率和利用度5。 课题组前期筛选出一种新型、特异性转化甘草酸生产单葡萄糖醛酸基甘草次酸的嗜松篮状菌（Talaromycespinophilum）的β-葡萄糖醛酸苷酶（TpGUS）。基于TpGUS广泛的商用和医用价值，以及课题组前期的一系列研究工作，本课题将以有优异分泌性能的枯草芽孢杆菌为对象，通过建立启动子和信号肽文库，并通过酶的定向进化，实现对酶基因的随机诱变，以期提高和改善酶的性能性质，为其投入工业化生产提供理论依据。最后通过酶学性质的表征，优化酶分子的酶学反应活性。 通过一系列的基因分子操作，以期能大规模的生产TpGUS，避免TpGUS在发酵过程中存在的在酿酒酵母中产率低、发酵周期长和生产成本高的瓶颈问题，对其未来的工业化应用有很重要的意义。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-09-20
摘要： 酶的热稳定性差是限制其实际应用的最重要原因之一，因此，酶分子的热稳定性改造对扩大其工程应用具有重要的理论和实践意义1。最近，通过半理性和理性设计的分子改造而提高酶分子的热稳定因其工作量少、效率高而受到了学者的广泛关注。总体的思路是将目标酶分子中不稳定的氨基酸替换为稳定性氨基酸，从而提高酶结构的稳定性，因此，选择合适的突变位点是重点，这个通常是基于对酶分子结构和功能关系深刻认识的基础上实现的。目前，文献中报道的常用方法包括同源序列比对2、B-factor分析3以及柔性较高的loop改造4等。但是，如何准确、高效的确定潜在突变位点仍然是一个难题。本报告以课题组前期筛选到的来源真菌的β-葡萄糖醛酸苷酶（PGUS）为研究对象，在前期对E. coli重组表达β-葡萄糖醛酸苷酶（PGUS-E）的晶体结构解析的基础上，通过同源序列比对确定了影响PGUS-E稳定性的催化结构域的关键氨基酸位点，并通过定点突变显著的提高了其热稳定性。共获得三个突变体F292L/T293K, S35P和R304L，其动力学稳定性及热力学稳定性较野生型均有显著的提高，其中突变体F292L/T293K在65 oC下的半衰期提高了5倍，Tm值提高了3.2oC, 催化效率为野生型的6.4倍。最后，通过分子动力学模拟阐明了热稳定性提高的分子机制，结果表明三个突变体热稳定性的提高是由于C-末端固定化效应、脯氨酸效应以及疏水作用5。
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