嗜热和常温蛋白模式识别的研究

采用主成分分析、偏最小二乘回归和BP神经网络三种方法对嗜热和常温蛋白进行模式识别。结果表明,三种方法对训练集拟合的平均正确率分别为92％、95％和98％,对测试集进行预测的平均正确率分别为60％、72.5％和72.5％,对嗜热蛋白预测正确率最高为75％,常温蛋白最高为85％。构建了数学模型并对其生物学意义进行了解释,建立了一种基于序列的识别嗜热和常温蛋白的新方法。     

以类弹性蛋白多肽为标签的表达质粒构建及其用于木聚糖酶的非色谱纯化

【目的】旨在构建一个能以非色谱纯化目标蛋白的表达质粒,使用自行设计的类弹性蛋白多肽(ELPs)作为非色谱纯化标签,以纯化目标蛋白。该ELPs长度短,对盐非常敏感。【方法】从头设计了木聚糖酶,将其通过一段无规则卷曲同ELPs相连,合成了编码上述序列的基因,并构建重组表达载体pET-22b-SoxB-M2-S-ELP,转化至大肠杆菌BLR(DE3)中诱导表达,采用可逆相变循环经高速离心纯化木聚糖酶,并考察纯酶的酶学性质。【结果】成功构建了表达载体并表达,在pH=7.0时0.5 mol/L碳酸钠可使ELPs的相变温度降至22℃。在上述条件下,对木聚糖酶进行了非色谱纯化,其纯化倍数为3.2,回收率为21.2%,纯度为64.3%。经测定,未连接ELPs的酶、粗酶及纯化酶学性质基本一致,其最适温度为60℃,最适pH为6.0,最适反应时间为30 min,粗酶70℃保温1 h相对酶活仍有50%,为嗜热木聚糖酶,与预期相符。【结论】ELPs作为非色谱纯化标签纯化重组木聚糖酶具有操作简单、易于放大、成本较低的优势,故所构建的重组质粒可望通用于分离多种重组蛋白,具有较广泛的用途。     

一株异养硝化细菌的分离及系统发育分析

从大棚土壤中分离到一株异养型硝化细菌,命名为菌株HN,分离菌株为革兰氏染色阳性,球状或杆状。菌落颜色为橙红色。该菌株能以乙酰胺为唯一碳源和氮源进行氨化作用和硝化作用并产生亚硝酸。以硝酸钠为氮源时能进行反硝化作用。部分长度的16S rDNA 序列分析表明,分离菌株HN与Rhodococcus ruber 具有99％相似性。并用PHYLIPS程序将该菌株与报道的相关硝化细菌进行系统发育进化分析。本文首次报道Rhodococcus sp.HN为异养型亚硝化细菌。     

黄鳍金枪鱼抗菌肽YFGAP在大肠杆菌中融合表达及其活性检测

【目的】抗菌肽YFGAP由32个氨基酸组成,分子量为3.4 kD,对革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌(G?)表现出强效的抑制作用,不具有溶血活性。在大肠杆菌中表达抗菌肽YFGAP,分离纯化抗菌肽并鉴定其生物学活性。【方法】化学合成EK-YFGAP和L-EK-YFGAP基因序列,构建表达载体pET22b-ELP20-EK-YFGAP、pET22b-ELP40-EK-YFGAP和pET22b-ELP40-L-EK- YFGAP,分别转化至大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,可逆相变循环纯化融合蛋白。肠激酶酶切,经Vivaspin Turbo纯化柱纯化,测定重组抗菌肽的抑菌活性和溶血活性。【结果】纯化出两种融合蛋白ELP40-EK-YFGAP和ELP40-L-EK-YFGAP,肠激酶酶切纯化后获得重组抗菌肽YFGAP,对4种病原菌均有抑制效果,溶血活性较低。【结论】以ELPs作为非色谱纯化标签,实现了抗菌肽YFGAP的融合表达,具有操作简单、成本低、易于扩大的优势,为重组抗菌肽的量化制备及应用提供了理论基础和技术支持。     

嗜冷嗜酸β-1,4-木聚糖酶及其钙离子依赖型碳水化合物结合模块

【目的】β-1,4-木聚糖酶是木聚糖降解的关键酶之一,嗜冷嗜酸木聚糖酶在功能性低聚木糖的制备中具有重要作用,但相关报道较少。【方法】从太平洋火色杆菌(Flammeovirga pacifica)菌株WPAGA1基因组发掘到一条新型的木聚糖酶序列,经基因合成、质粒构建和表达,并对其进行分离纯化及酶学性质研究。【结果】该木聚糖酶(Xyl4513)具有2个保守结构域,一个属于糖苷水解酶11家族(glycoside hydrolase family 11,GH11)催化模块(Xyl4513-T),另一个属于碳水化合物结合模块(carbohydrate-binding module,CBM)60家族(CBM4513),这是一种非常罕见的GH11家族木聚糖酶含有CBM的现象。纯化后的Xyl4513最适反应温度和pH值分别为30℃、3.0,这一特性说明Xyl4513为嗜冷嗜酸β-1,4-木聚糖酶;而截短的木聚糖酶Xyl4513-T最适反应温度和pH值分别为20℃、4.0,且催化效率(kcat/Km)较前者下降了20%,说明CBM4513对酶稳定性和催化效率有较大影响。Ca^(2+)、Mg2+和Ni2+对酶催化活性均有明显促进作用,其中Ca^(2+)效果更为明显。仅当含有Ca^(2+)时,CBM4513才对β-1,4-木聚糖具有特异性结合能力,属于Ca^(2+)依赖型CBM,其最大结合量为9.13μmol/g。【结论】本文获得了一种新型的嗜冷嗜酸木聚糖酶和相应的Ca^(2+)依赖型CBM,进一步丰富了它们的基因和蛋白资源。     

嗜冷嗜酸β-1,4-木聚糖酶及其钙离子依赖型碳水化合物结合模块

【目的】β-1,4-木聚糖酶是木聚糖降解的关键酶之一,嗜冷嗜酸木聚糖酶在功能性低聚木糖的制备中具有重要作用,但相关报道较少。【方法】从太平洋火色杆菌(Flammeovirga pacifica)菌株WPAGA1基因组发掘到一条新型的木聚糖酶序列,经基因合成、质粒构建和表达,并对其进行分离纯化及酶学性质研究。【结果】该木聚糖酶(Xyl4513)具有2个保守结构域,一个属于糖苷水解酶11家族(glycoside hydrolase family 11,GH11)催化模块(Xyl4513-T),另一个属于碳水化合物结合模块(carbohydrate-binding module,CBM) 60家族(CBM4513),这是一种非常罕见的GH11家族木聚糖酶含有CBM的现象。纯化后的Xyl4513最适反应温度和pH值分别为30℃、3.0,这一特性说明Xyl4513为嗜冷嗜酸β-1,4-木聚糖酶;而截短的木聚糖酶Xyl4513-T最适反应温度和pH值分别为20℃、4.0,且催化效率(k_cat/K_m)较前者下降了20%,说明CBM4513对酶稳定性和催化效...     

计算机模拟短小芽孢杆菌木聚糖酶与底物木聚糖的对接

克隆测序短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）木聚糖酶基因,在同源建模所得三维结构的基础上寻找底物结合可能的活性口袋,用计算机模拟其与底物木聚糖的对接,预测酶与催化反应过程的关键氨基酸残基。所得的信息对木聚糖酶的定向改造有重要意义。     

疾病治疗及药物制备用酶的研究进展

生物技术的发展及对疾病机理的深入研究,使酶逐步应用于疾病治疗。与此同时,以酶作为催化剂制备非天然有机化合物具有反应条件温和、催化效率高、特异性高、选择性强、副反应少等优点。因而,酶也在药物制造方面展现了巨大潜力。此外,基因工程、酶化学修饰和固定化技术的应用进一步改善了酶的功能。基于此,文中结合本课题组的相关研究,综述了近年来酶作为药物用于疾病治疗及作为催化剂用于药物制造的研究进展,并对其存在的问题提出了相应的解决办法,最后对酶在医药领域的应用前景进行了展望。     

酸性和碱性酶稳定性机制及其识别

了解酸性和碱性酶稳定性机制并对其进行识别具有重要理论和实践意义。通过分析105条酸性酶和111条碱性酶序列的氨基酸组成, 结果表明: 酸性酶中Trp、Tyr、Thr和Ser的含量明显高于平均值, 而Glu、Lys、Met和Arg的含量则明显低于平均值; 碱性酶中Trp、Ala和Cys的含量略高于平均值, 而Lys、Arg和Glu的含量则略低于平均值; 酸性和碱性酶中Ala、Glu、Leu、Asn、Arg、Ser和Thr的含量存在较大差异。在此基础上, 发展了一种加权氨基酸组成的方法对两种酶进行识别, 其自一致性检验的识别精度可达86.1%, 5倍交叉验证的精度为83.3%。建立了一种基于序列识别酸性和碱性酶的新方法。     

类弹性蛋白多肽的从头设计、非色谱纯化及盐效应

旨在克隆、表达与纯化类弹性蛋白多肽,并测定类弹性蛋白的相变温度对不同的盐敏感程度。从头设计了类弹性蛋白多肽的序列并人工合成其编码基因片段,克隆至改造后的表达载体pET-22b中,构建重组表达载体,转化至大肠杆菌BL21(DE3) 中并诱导表达,采用可逆相变循环经高速离心对其进行纯化,并考察了盐类型及浓度对类弹性蛋白相变温度的影响。结果表明：0.4 mmol/L的Na2CO3能使25 μmol/L类弹性蛋白多肽 [KV8F-20] 相变温度降低至19 ℃,此类弹性蛋白多肽序列有望开发成一新型纯化标签,为今后