合成生物学中的酶定向进化与模块组装

合成生物学家应用标准化、通用化的生物元件和操作创建可编程、功能导向的生物装置和生物系统,最终希望通过改善或创造生物体帮助人类解决若干重大挑战,如合成廉价新药品和精细化工产品、生产新型生物燃料、清理有毒废物、治疗癌症等重大疾病。然而要实现合成生物学所展现的美好愿景,还面临许多技术难点,     

苏氨酸醛缩酶的结构与功能及其在药物合成中的应用

β-羟基-α-氨基酸(β-hydroxy-α-amnio acids,HAAs)是一类广泛应用于制药工业的重要手性中间体。由于其含有双手性中心(C_α和C_β),探索其严格立体选择性的生物合成方法备受关注。苏氨酸醛缩酶(threonine aldolase,TA)可在温和条件下催化不同类型的醛与氨基酸缩合构筑丰富的HAAs产物库,显示了工业应用潜力。由于目前表征的TA普遍存在对C_β立体选择性不严格、活性较低以及催化机制不清晰等问题,为其在HAAs合成中的应用带来了挑战。本文综述了TA在新酶挖掘、结构与催化机理解析、蛋白质工程以及合成应用等方面的研究进展,为推动酶催化绿色、高效合成手性药物提供参考。     

两亲分子解除乙醇对内切葡聚糖酶的抑制作用

乙醇（１０％Ｖ／Ｖ）对内切葡聚糖酶存在抑制作用,一定浓度的ＢＲＩＪ３５、Ｔｗｅｅｎ８０、Ｔｗｅｅｎ２０可以部分或基本解除乙醇的抑制,而ＳＤＳ不能解除乙醇对酶的抑制。从荧光光谱可见,乙醇使酶分子的生色团埋藏于分子内部,两亲分子则反之。圆二色谱揭示了酶分子α螺旋结构为活性所必需。两亲分子结构不同,解除乙醇对酶抑制的能力也不同。     

基因组改组提高干酪乳杆菌耐酸性生产L-乳酸

首先采用紫外线与亚硝基胍两种传统微生物诱变方法对干酪乳杆菌进行诱变,经低pH平板、碳酸钙平板和摇瓶试验获得了5株耐酸性提高的突变菌株.以获得的突变菌株为出发菌株,应用灭活双亲原生质体融合后致死损伤得到互补获得活性融合子的方法,对其进行基因组改组,经过低pH平板、碳酸钙平板和摇瓶筛选,获得4株可以在pH3.8平板上旺盛生长且产酸量较高的改组菌株.将改组菌株与原始菌株分别于pH 3.8和3.4的YE液体培养基中培养,改组菌株能够在原始菌株无法生存的pH条件(pH 3.4)下生长.在pH 3.8的条件下,对改组菌株与原始菌株的发酵特征进行比较,37℃发酵48小时后,改组菌株产酸量为原始菌株的2.4倍,表明基因组改组技术能有效提高多基因调控表型的进化.     

嗜热性古核菌的研究进展

古核菌是有区别于细菌,真菌独特的生理,生化特性。特别是嗜热古核菌的发现,扩大了生物酶资源,使许多高温反应得以实现。但是由于野生菌培养条件苛刻,生长周期长,限制了对其的进一步应用,目前主要采用定向进化的方法进行体外重组来获得大量的目标蛋白。来自于嗜热菌的嗜热酸通常对酸,碱,有机溶剂等有较好的抗性,特别是热稳定性好,其稳定机制与结构密切相关,一级结构中疏水,带电荷及芳香族氨基酸相对较多,二级结构中α螺旋结构更加稳定,从高级结构看,嗜热蛋白质含有大量的盐桥,氢键,离子对等与稳定性相关的因素。     

谷氨酸依赖型氨基转移酶的高通量筛选方法及其应用

目的:建立谷氨酸依赖型氨基转移酶-谷氨酸脱氢酶偶联反应的96孔板高通量筛选方法,并用于大肠杆菌氨基转移酶Wec E突变库的筛选。方法:通过优化偶联指示酶-谷氨酸脱氢酶、信号分子NADH浓度及双酶偶联反应时间,建立了光学法测定氨基转移酶活性的氨基转移酶-谷氨酸脱氢酶偶联反应方法;通过定点饱和突变技术构建了大肠杆菌氨基转移酶WecE的突变库;采用96孔板高通量初筛、摇瓶复筛获得了高活性的转氨酶突变体,并对纯化的突变体进行催化活力分析。结果:建立了谷氨酸依赖型氨基转移酶目标反应与0.5 U/ml L-谷氨酸脱氢酶和0.4 mmol/L NADH信号指示反应相偶联的筛选方法;构建了氨基转移酶WecE Tyr 321饱和突变库,通过96孔板高通量筛选,获得了催化活性比野生型提高3.4倍的突变体Y321F。结论:所建立高通量筛选方法背景干扰小,准确性高,为谷氨酸依赖型氨基转移酶分子进化提供了可行性方案。