吡咯烷酮类螺环化合物与β-分泌酶活性中心的结合机制

旨在研究吡咯烷酮类螺环化合物抑制剂与β-分泌酶之间的作用机制。通过Autodock4.2软件将20个吡咯烷酮类螺环化合物为核心结构的BACE1抑制剂对接进BACE1的活性中心,分析其与受体BACE1间的结合机制。研究结果发现,活性中心Asp32、Tyr71、Gln73和Asp228残基对于将抑制剂小分子固定在活性中心的过程中起到非常重要的作用。β-分泌酶通过活性中心残基Gln73、Asp32、Asp228与抑制剂分子之间形成的氢键,以及通过TYR71上的苯环与抑制剂的苯环形成π-π堆积作用将抑制剂固定在酶的活性中心。     

水溶性多糖酶解过程分子量变化与动力学建模

以魔芋葡甘聚糖-β-甘露聚糖酶水解体系为例,研究了水溶性多糖酶解过程中产物的分子量变化与动力学行为.利用凝胶排阻色谱法和特性粘度法,分别测定了酶解物的分子量分布和重均分子量(-Mw),结果表明:随着反应的进行,酶解物分子量分布先变宽再逐渐变窄,这是由酶在底物反应体系中的镶嵌式分布,不均一的底物分子序列结构与酶分子的选择性剪切,酶剪切的多种途径以及酶与底物的结合模式等四种因素共同作用的结果;初始阶段酶解物(-Mw)先快速下降再逐渐趋于平缓,其速率与底物浓度有关;基于酶解产物重均分子量变化规律而建立的(1/-Mw)随反应时间t变化的动力学模型,确定了常见的水溶性多糖浓度下酶解过程为零级降解,并与实验结果相当一致.     

基于分子对接技术研究漆酶与介质间的结合模式与相互作用机制

为深入研究漆酶-介质体系中漆酶与介质间的相互作用,基于分子对接技术计算模拟了变色栓菌漆酶与5种典型介质之间的结合模式,并在分子水平阐明了漆酶与介质的相互作用机制。结果表明,漆酶活性位点的Leu164、Asn264、Phe265、Gly392、Ala393、Ile455等氨基酸残基与介质发生疏水作用,Asp206与介质中的羟基发生氢键作用;漆酶与介质作用时His458远离了T1Cu,对漆酶氧化电势的提高具有较大贡献。为漆酶与介质结构的进一步改造以及从天然资源中挖掘新介质提供了理论指导。     

碳酸钠―蒸汽爆破预处理对麦草化学成分及酶水解效率的影响

研究了碳酸钠―蒸汽爆破预处理对麦草化学成分及后续酶水解的影响。结果表明,预处理麦草浆料中木质素含量随预处理中碳酸钠用量的增大而下降,木聚糖和阿拉伯聚糖含量随碳酸钠用量的增大而上升。当碳酸钠用量增加到8%以后,继续增加碳酸钠用量,预处理麦草浆料中的葡聚糖、木聚糖、阿拉伯聚糖和木质素含量基本保持稳定。酶用量较低时,不添加碳酸钠的预处理麦草浆料酶水解葡聚糖得率最大。除不添加碳酸钠的预处理外,酶水解葡聚糖和总糖得率随木质素含量下降而提高。提高酶用量后木质素含量对预处理麦草浆料酶水解葡聚糖得率的影响变缓。     

半纤维素酶添加对碱处理甘蔗渣结构及酶解的影响

半纤维素作为木质纤维素的重要组分之一,通过氢键与纤维素的微纤丝结合,严重阻碍了纤维素表面与纤维素酶的接触,降低了酶解的效率。该试验以碱处理甘蔗渣作为底物,通过添加不同量的半纤维素酶去除不同比例的半纤维素。通过成分分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段分析添加半纤维素酶前后残渣的结构和酶解特性变化,发现随着半纤维素酶添加量的增大,残渣中木质素所占的比例逐渐增大,结晶指数逐渐增大,电镜表面沟壑逐渐加深,纤维束之间结构变得疏松。以半纤维素酶处理过的甘蔗渣作为底物,按照5FPU/g底物加入纤维素酶水解72h,与不添加半纤维素酶对照组相比,添加1600U/g半纤维素酶处理的试验组木聚糖的转化率提高了74.24%,葡聚糖转化率提高了35.30%。通过半纤维素酶添加可以有效促进纤维素酶解过程的进行,节约反应时间提高酶解转化率。     

短小芽孢杆菌β-1,4-葡聚糖内切酶基因的克隆及在大肠杆菌中的分泌表达

从一株产碱性纤维素酶的短小芽孢杆菌H12中克隆了编码β-1,4-葡聚糖内切酶的基因,对其基因序列及其酶的结构域进行了分析预测,同时将该酶的基因构建于大肠杆菌表达载体pET20b中,获得重组表达载体pET20b-EglA,将其转化至大肠杆菌BL21(DE3)菌株中进行表达。结果表明,该基因大小为1980 bp,共编码659个氨基酸;对β-1,4-葡聚糖内切酶结构域分析表明,该酶由两个不连续的结构域组成,其一为N-端催化结构域,由糖基水解酶家族9组成,其二为C-端底物结合结构域,由碳水化合物绑定结构域家族3组成;平板实验结果表明,β-1,4-葡聚糖内切酶基因在重组大肠杆菌中得到了良好的分泌表达;SDS-PAGE电泳图谱表明该酶的分子大小约为73 kDa。     

微囊藻毒素降解酶MlrA的结构功能分析

MlrA（亦称microcystinase）是微囊藻毒素（microcystins, MCs）细菌降解途径中负责催化起始反应的关键蛋白酶,其结构特征与底物水解机制尚未明确。使用折叠识别法构建MlrA分子模型,通过分子对接和定点突变分析了酶-底物的结合方式与相互作用,结合蛋白重组表达对酶活性影响机制等进行了探究。结果表明MlrA是定位于细菌细胞质膜的整合膜蛋白,主要由8个跨膜α-螺旋（TM1~8）组成,功能结构域ABI（TM4~7）形成向周质空间开放的底物反应空腔。MlrA催化残基（E172、H205、H260和N264）位于膜内,其侧链投射至反应腔内部。微囊藻毒素LR （MC-LR）采用β-发夹构型与酶结合并将易裂键暴露于水分子附近,其水解机制为E172和H205通过一般碱催化将水分子去质子化激活,对Adda-Arg肽键羰基碳进行亲核攻击;接着H260和N264构成氧阴离子穴以稳定过渡态氧阴离子;最后H205或E172催化胺离去基团发生质子化,使四面体氧阴离子中间体崩解。此外,MlrA不是金属蛋白酶,无法与金属离子（Ⅱ）配位结合,菲咯啉类化合物使酶分子发生非特异性解折叠而失活,EDTA对底物结合位点具有竞争作用。本研究揭示了MlrA的属性与水解机制,为进一步探索MCs微生物降解机理提供一定参考依据。     

生物降解有机卤化物

近来，从一些可利用卤化底物的细菌中分离出了新的去卤化酶，利用X衍射分析和序列分析已揭示出水解去卤化酶的分子机制。另外，基因和生物化学研究还发现，还原去卤化酶是胞外含咕啉化合物的铁硫蛋白；序列分析和突变研究表明，这些去卤化酶相对那些可转化非卤化底物的酶是同源的。     

葡聚糖修饰漆酶的制备及其催化特性和稳定性

将经NaIO₄氧化处理的葡聚糖（500×10³）连接在漆酶分子上以提高漆酶在酸性溶液环境中的稳定性。HPLC和SDS-PAGE分析表明葡聚糖修饰漆酶的分子量在200×10³以上。荧光光谱和圆二色性光谱分析表明修饰漆酶保持了天然漆酶的三级和二级结构。酶催化反应显示修饰漆酶与天然漆酶具有类似的底物亲和性和催化活性，而其在酸性条件下的稳定性显著提高。通过葡聚糖修饰使得漆酶在pH 3,50℃下的酶活半衰期从0. 07 h提高到17. 1 h，在含30%（体积）乙腈, pH 3下的酶活半衰期从0. 11 h提高到10. 3 h。在不同pH下测定修饰漆酶在216 nm处的圆二色性光谱，结果显示偶联葡聚糖增强了漆酶分子的结构稳定性，提高了其在高温及有机溶剂存在下的催化活性。     

色氨酸合成酶酶法合成S-苯基-L-半胱氨酸

利用重组色氨酸合成酶催化合成S-苯基-L-半胱氨酸,考察了反应温度、pH、底物摩尔比和底物浓度对色氨酸合成酶酶活的影响。最佳转化条件为:反应温度为37℃,pH=8,苯硫酚与L-丝氨酸的适宜底物摩尔比为1.2∶1,底物最适合浓度为400 mmol/L,反应达到平衡时间为16 h,底物L-丝氨酸摩尔转化率达到91%,苯硫酚与色氨酸合成酶活性位点Ser 235和Gly 233形成稳定的氢键。     

色氨酸合成酶酶法合成S-苯基-L-半胱氨酸的研究

利用重组色氨酸合成酶催化合成S-苯基-L-半胱氨酸,考察了反应温度、pH、底物摩尔比和底物浓度对色氨酸合成酶酶活影响。最佳转化条件为：反应温度为37 篊,pH为8,L-丝氨酸与苯硫酚的适宜底物摩尔比为1:1.2,底物最适合浓度为400 mmol/L,反应达到平衡时间为16 h,底物L-丝氨酸摩尔转化率达到91%,苯硫酚与色氨酸合成酶活性位点Ser 235和Gly 233形成稳定的氢键。     

微生物降解纤维素机制的分子生物学研究进展

对纤维素酶的分子生物学，主要是该酶对天然纤维性底物的降解机制研究进展作了简要评述，包括纤维素酶的一、二、三级结构、酶分子的多形性、纤维素酶族、酶基因克隆方法及表达和分泌中存在的问题、新酶分子的构建等。并介绍对细胞融合、单克隆抗体、DNA体外定位诱变、活性中心测定和糖基化方法等在纤维素酶降解研究中的应用。     

利用工程酶改进有机合成的研究进展

修饰酶用于有机合成已经涉及了许多领域。它包括改变酶反应机制来催化新的反应,改变底物专一性、扩大底物专一性、改善底物专一性,例如动力学拆分中的对映选择性。酶修饰可以通过理性设计或随机突变方法来实现,前者需要知道酶的结构,后者则需要进行筛选。两种策略的酶工程都能成功,并且对于改进在催化中应用的酶非常有意义。最近,有例子表明这两种策略已经应用于许多酶中。     

十二烷基磺酸钠所致外切葡聚糖纤维二糖水解酶底物专一性的变化

以低浓度的十二烷基磺酸钠(SDS)为微扰剂处理外切葡聚糖纤维二糖水解酶（CBHI）,由荧光、圆二和二阶导致话测定反应动力学常数。结果表明低浓度的SDS处理可显著增加CBHI的内切酶活力,推测是CBHI活性位点附近的色氨酸所处微环境发生了变化,影响了酶与纤维素的结合所致。对近年来在分子水平上研究纤维素酶废物专一性的结果作了评述。     

低聚合度木聚糖对木聚糖酶合成的影响

研究了木聚糖的聚合度和添加黄豆粉对里氏木霉合成木聚糖酶的影响,并以纯化木聚糖酶水解木聚糖。研究结果表明:木聚糖经酶水解后平均聚合度降低54%,戊聚糖含量为75.4%。采用低聚合度木聚糖为底物碳源和添加黄豆粉都可提高产酶效果。以12g/L低聚合度木聚糖添加2g/L黄豆粉,培养3d后木聚糖酶活力可达到113IU/mL,提高49.3%。通过对木聚糖酶进行纯化处理可以有效除去β 木糖苷酶。以体积分数10%的木聚糖酶水解35g/L木聚糖3h后,低聚木糖得率达到35.5%,而木糖得率仅为1.5%,低聚木糖与总糖的比值达到95.8%,随着酶解时间的延长,低聚木糖不会被降解。     

玉米秸秆中不同木质素脱除方法对纤维素酶吸附及酶解效果的比较

利用不同预处理方法获得的玉米秸秆底物研究木质素脱除对纤维素酶吸附量及酶解效率的影响。相比于其他处理方法,2%(质量分数)NaOH处理的底物具有最高的木质素脱除率(85%),最高的底物可及性[4.7 mg·(g 葡聚糖) ^-1]及酶解效率(18.9%)。通过对不同处理获得的底物进行Langmuir吸附等温曲线模拟,获得了最大吸附量(W_max)与吸附平衡常数(K),且木质纤维素酶水解效率与纤维素酶吸附量具有很好的线性关系(R²>0.8),表明脱除木质素能很好地提高底物可及性与酶解效率。然而,提高NaOH浓度(3%,4%)进一步脱除木质素时,底物可及性与碳水化合物转化为单糖的效率反而明显下降。因此,适当脱除木质素而提高底物对纤维素酶的可及性将有助于获得更有效的酶水解效果。     

酶解法定量测定葡聚糖的研究

以葡聚糖标准溶液为底物,用DNS法测定其经萄聚糖酶酶解产生的还原糖的量来定量推算葡聚糖的含量。结果表明,葡聚糖酶对葡聚糖的分解率为56.0%;回收率为(100±5)%;与Roberts-铜法及Haze-酒精沉淀法比较,测定葡聚糖含量误差均不超过±10%。为葡聚糖定量测定提供了操作简便、重复性好、污染小的测定方法。     

重吸附法回收利用纤维素酶的工艺优化

以玉米芯为底物,分别考察了Tween 80质量分数、加酶量和底物质量分数对纤维素酶解过程中纤维素酶回收利用的影响规律,结果表明,酶回收率随Tween 80质量分数和加酶量的增加呈先增大再减小的趋势。此外,酶回收率随底物质量分数的增加而逐渐增加,确定重吸附法回收纤维素酶的最优工艺条件:Tween 80质量分数为0.23%;加酶量(以葡聚糖计)为40 FPU/g;底物质量分数为3.6%,在最优条件下,纤维素酶回收率可达83.0%。该研究为木质纤维素生物炼制过程中降低纤维素酶成本提供了有效的解决方法。     

木聚糖酶分子结构研究进展

本文详细叙述了木聚糖酶分子的催化区域、纤维素结合区域、木聚糖结合区域、连接序列与重复序列的结构和功能方面的研究进展，并介绍了木聚糖酶分子中常见的活性位点氨基酸以及该酶的定点诱变和三级结构。     

低聚合度木聚糖对木聚糖酶合成的影响

研究了木聚糖的聚合度和添加黄豆粉对里氏木霉合成木聚糖酶的影响，并以纯化木聚糖酶水解木聚糖。研究结果表明：木聚糖经酶水解后平均聚合度降低54％，戊聚糖含量为75．4％。采用低聚合度木聚糖为底物碳源和添加黄豆粉都可提高产酶效果。以12g／L低聚合度木聚糖添加2g／L黄豆粉，培养3d后木聚糖酶活力可达到113IU／mL，提高49．3％。通过对木聚糖酶进行纯化处理可以有效除去β-木糖苷酶。以体积分数10％的木聚糖酶水解35g／L木聚糖3h后，低聚木糖得率达到35．5％，而木糖得率仅为1．5％，低聚木糖与总糖的比值达到95．8％，随着酶解时间的延长，低聚木糖不会被降解。