竹黄菌固态发酵竹红菌素条件的研究

研究了竹黄菌固体发酵培养生成竹红菌素过程中培养条件的影响。结果表明,竹黄菌生长及竹红菌素生成适宜的温度、pH分别为26℃、5．5—6。最佳的培养基物料厚度为5cm左右。固态发酵过程中最适的水份含量为50％。玉米粉是一种适宜的培养基基本组成。在以上发酵条件下竹红菌素产量为4mg/kg。     

二级结构组件与蛋白质耐热性的关系研究

挑选了NCBI COG数据库中具有全基因组的单细胞微生物,选择其中三维结构已知的蛋白质作为研究对象,研究了不同类型的二级结构含量和长度对古细菌和细菌类蛋白质耐热性的影响作用。结果表明:耐热的古细菌类蛋白质中含有相当数量的短的3_(10)螺旋,而耐热的细菌蛋白质中含有较短的loop环。这不仅说明二级结构对蛋白质耐热性有重要的影响,还表明二级结构对古细菌和细菌类蛋白质耐热性的影响作用是不同的。     

蛋白质空间结构属性与全基因组微生物耐热性的关系

 溶剂接触表面积、空腔个数和体积、紧密度、疏水性以及温度因子是影响蛋白质耐热的主要三维结构参数.挑选NCBI COG数据库中具有全基因组的单细胞微生物,选择其中三维结构已知的蛋白质作为研究对象,分析这些因素对细菌类和古细菌类微生物耐热性的影响.结果表明：（1）古细菌类蛋白质的空腔个数和体积与耐热性无关,极性面积和表面残基个数随耐热性增加而降低;（2）超高温细菌类蛋白质的分子量比较小,空腔个数和体积都小于常温蛋白质,而且空腔个数对稳定性的贡献大于空腔体积;（3）无论是古细菌还是细菌类蛋白质,疏水性和紧密度都不随耐热性变化,但暴露残基个数越多,蛋白质的耐热性越差;（4）两类蛋白质侧链的温度因子都高于主链,这与侧链的运动性（柔性）一般比主链高的实验结果一致;另外,超高温细菌类蛋白质的温度因子明显高于常温蛋白质.     

残基相互作用网络特征与木聚糖酶耐热性的关系

残基相互作用网络是体现蛋白质中残基与残基之间协同和制约关系的重要形式。残基相互作用网络的拓扑性质以及社团结构与蛋白质的功能和性质有密切的关系。本文在构建一系列耐热木聚糖酶和常温木聚糖酶的残基相互作用网络后,通过计算网络的度、聚类系数、连接强度、特征路径长度、接近中心性、介数中心性等拓扑参数来确定网络拓扑结构与木聚糖酶耐热性的关系。识别残基相互作用网络的hub点,分析hub点的亲疏水性、带电性以及各种氨基酸在hub点中所占的比例。进一步使用GA-Net算法对网络进行社团划分,并计算社团的规模、直径和密度。网络的高平均度、高连接强度、以及更短的最短路径等表明耐热木聚糖酶残基相互作用网络的结构更加紧密;耐热木聚糖酶网络中的hub节点比常温木聚糖酶网络hub节点具有更多的疏水性残基,hub点中Phe、Ile、Val的占比更高。社团检测后发现,耐热木聚糖酶网络拥有更大的社团规模、较小的社团直径和较大的社团密度。社团规模越大表明耐热木聚糖酶的氨基酸残基更倾向于形成大的社团,而较小的社团直径和较大的社团密度则表明社团内部氨基酸残基的相互作用比常温木聚糖酶更强。     

缬氨酸的模拟移动床分离

首先用动态轴向压缩柱将缬氨酸从丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸三种氨基酸的混合物中分离出来,然后又研究了在线性条件下用模拟移动床分离丙氨酸和缬氨酸的工艺,实现了丙氨酸和缬氨酸的良好分离,其中丙氨酸的纯度达到96.15%,缬氨酸的纯度达到了98.79%.     

产甲烷常温古细菌和嗜热古细菌代谢网络拓扑结构与功能间的关联性研究

根据从KEGG数据库获得的产甲烷的常温古细菌Methanosarcina acetivorans(MAC)和嗜热古细菌Methanopyrus kandleri(MKA)的代谢网络,通过不同的网络属性特征的比较,发现常温古细菌MAC的代谢网络比嗜热古细菌MKA有更长的平均路径长度,更大的直径,这表明常温古细菌MAC的总体结构是相对低密度、松散的网络结构.同时为了从系统水平上分析这些特征蕴含的功能意义,采用了Grivan和Newman提出的模块算法(简称GN算法)分析这两个生物体的功能模块,并将所得的结果与KEGG数据库中的途径信息进行比较研究,发现大部分模块对应2~4个KEGG途径,表明这些网络模块均具有一定功能意义.     

基于残基相互作用网络比对的木聚糖酶热稳定性的研究

研究木聚糖酶的耐热机理能够提升工业生产效率和经济效益。本文使用提出的SI-MAGNA残基相互作用网络比对算法对来自嗜热子囊菌（Thermoascus aurantiacus）的耐热型木聚糖酶和来自变铅青链霉菌（Streptomyces lividans）的常温型木聚糖酶进行网络比对,以探究影响两者结构稳定性和热稳定性的因素。通过比对结果分析：证实了(βα)8-桶结构的低序列保守性及β折叠对结构稳定性的作用;发现了1E0W的loop1区域中独有一个310-螺旋结构影响了结构稳定性;1TUX中的α1’短螺旋结构和相对较短的β4α4-loop区域有助于提升其结构稳定性和酶的热稳定性;推测1TUX的β4α4-loop区域中独有的氢键转折结构和1E0W的loop6区域中独有的2个β桥结构可能引起空间结构的细微差异,从而影响酶的热稳定性。     

氨基酸组成对蛋白质耐热性的影响

为了研究一级结构对蛋白质耐热性的影响,利用软件DNAMAN对16个家族32种蛋白质序列进行了氨基酸含量分析,并统计分析了氨基酸组成对蛋白质耐热性的影响。通过比较同一家族的高低温蛋白质序列及16个家族中所有高温和低温蛋白质序列中氨基酸含量的变化可以推断(从低温到高温)：Ser、Cys．含量降低显著,Arg、Ile、Pro含量升高显著。由此可知高温蛋白质倾向于含有疏水性氨基酸而避免亲水性氨基酸。     

基于频繁项集挖掘和连续帧间差分的脂肪酶时-空结构模式与耐热性的关系研究

酶的热稳定性问题一直是蛋白质工程领域关注的重点。本研究通过枯草芽孢杆菌脂肪酶的不同模拟温度下的分子动力学模拟轨迹,分析野生型脂肪酶(WTL)及其突变体(6B)残基间相互作用对热稳定性的影响。首先确定残基间的空间关系,采用空间聚类和FP-growth算法,识别出保持协同运动的β3-β8以及C端部分区域,即确定刚性区;接着运用连续帧间差分法确定波动较大的柔性区,发现其主要位于转角处。以300 K常温状态下识别出的刚性区和柔性区为基础,考察刚性区和柔性区在不同温度下相互作用的动态变化规律,发现WTL和6B的刚性区内的相互作用几乎不随温度发生变化,在高温400 K时,WTL柔性区的稳定氢键数急剧减少为7,6B柔性区的稳定氢键数随温度变化较为稳定。另外,6B的柔性区较WTL少了3₁₀螺旋,这是由于突变后的Ser15与突变后的Ser17形成强大的氢键作用,A15S和F17S突变改善了脂肪酶结构的柔性使其热稳定性增强。     

残基相互作用网络特征与木聚糖酶耐热性的关系

残基相互作用网络是体现蛋白质中残基与残基之间协同和制约关系的重要形式。残基相互作用网络的拓扑性质以及社团结构与蛋白质的功能和性质有密切的关系。本文在构建一系列耐热木聚糖酶和常温木聚糖酶的残基相互作用网络后,通过计算网络的度、聚类系数、连接强度、特征路径长度、接近中心性、介数中心性等拓扑参数来确定网络拓扑结构与木聚糖酶耐热性的关系。识别残基相互作用网络的hub点,分析hub点的亲疏水性、带电性以及各种氨基酸在hub点中所占的比例。进一步使用GA-Net算法对网络进行社团划分,并计算社团的规模、直径和密度。网络的高平均度、高连接强度、以及更短的最短路径等表明耐热木聚糖酶残基相互作用网络的结构更加紧密;耐热木聚糖酶网络中的hub节点比常温木聚糖酶网络hub节点具有更多的疏水性残基,hub点中Phe、Ile、Val的占比更高。社团检测后发现,耐热木聚糖酶网络拥有更大的社团规模、较小的社团直径和较大的社团密度。社团规模越大表明耐热木聚糖酶的氨基酸残基更倾向于形成大的社团,而较小的社团直径和较大的社团密度则表明社团内部氨基酸残基的相互作用比常温木聚糖酶更强。