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。     

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。     

Y13F定点突变改良米曲霉中温木聚糖酶的耐热性

为改良米曲霉（Aspergillus oryzae）糖苷水解酶11家族木聚糖酶AoXyn11A的耐热性,将其Tyr¹³（Y13）置换为Phe（F）。基于AoXyn11A与同一家族7种耐热木聚糖酶一级结构的多序列同源比对及其三维结构的同源建模和分子动力学模拟,设计了一种突变酶AoXyn11A^Y13F;以重组质粒pPIC9K-Aoxyn11A为模板,采用PCR技术将AoXyn11A基因（Aoxyn11A）中编码Y13的密码子TAC突变为F的TTC,构建了一种突变酶基因（Aoxyn11A^Y13F）;分别将Aoxyn11A和Aoxyn11A^Y13F在毕赤酵母（Pichia pastoris）GS115中实施了表达,并对重组表达产物AoXyn11A和AoXyn11A^Y13F的耐热性进行了分析。结果表明：突变酶的最适温度T_opt由突变前的50℃提高到55℃;AoXyn11A^Y13F在50℃的半衰期t_1/2⁵⁰为95 min,较AoXyn11A（t_1/2⁵⁰=6 min）延长了约15倍。由此经Y13F定点突变显著改良了野生型木聚糖酶的耐热性。     

蛋白质相互作用热点残基的预测北大核心CSCD

氨基酸突变扫描实验揭示了在蛋白质相互作用的结合过程中大部分的结合自由能是由极少数热点残基贡献的,通常定义结合自由能变化△△G≥2.0 kcal/mol的蛋白质残基为热点残基。热点残基对蛋白质相互作用具有重要意义。因此,如何有效进行热点残基的预测,仍然是一个研究课题。综合蛋白质氨基酸理化属性的加权疏水性、加权残基接触数、结构属性溶剂可接近面积和残基突出指数等特征,提出利用机器学习支持向量机算法来预测热点残基的方法。所提方法在丙氨酸热力学数据库数据和结合界面数据库选定的数据集上有很好的效果。在一定程度上对以后的研究发展有所帮助。     

绿色糖单孢菌产木聚糖酶规律及其耐碱耐热性的初步研究

采用绿色糖单孢菌为实验材料,在不同诱导产酶培养基上经过192h的振荡培养,探索其产酶时程规律．结果表明,不同的诱导底物诱导产生的木聚糖酶活性差异不显著,但诱导产纤维素酶活性差异显著．其中松木粉加棉纱培养基诱导产纤维素酶活性为0．08IU／ml,与空白对照(5．40IU／ml)相比显著下降(P≤0．05)．为了适应纸浆漂白实际应用中纤维素酶越少越好的要求,选择该培养基为最佳诱导产酶培养基．绿色糖单孢菌在上述培养基中培养156h后达到木聚糖酶产酶高峰。粗酶液酶活可达到9．03IU／ml．通过对该酶进行高温及碱性处理。实验结果表明绿色糖单孢菌分泌的木聚糖酶在pH7．0下反应表现最高活性,同时在90℃下保温3h后酶活为原来的63．55％,具有较好的耐碱耐热性．     

动态残基网络社团视角下的木聚糖酶耐热性分析

木聚糖酶在食品、饲料、造纸和纺织等行业有重要的应用,研究木聚糖酶的耐热性有助于挖掘其潜在的应用领域并提高经济价值。本文通过采用Louvain算法,对来自变铅青链霉菌的常温木聚糖酶(xyna_strli)和嗜热子囊菌的耐热木聚糖酶(xyna_theau)的动态残基相互作用网络进行社团检测,并分析社团演化与木聚糖酶耐热性的关系。结果表明:常温木聚糖酶的末端存在稳定相互作用;以GLU37和LEU5为中心的残基结构稳固了酶的结构。耐热木聚糖酶中,α8′、α8″上的相互作用提升了酶的热稳定性。通过分析稳定社团发现,稳定社团包含酶的末端通过稳定相互作用提高耐热性。相较于常温木聚糖酶,耐热木聚糖酶的稳定社团维持了更多短螺旋和柔性区域的稳定,其在活性位点GLU237附近的残基减少了活性位点与底物接触,提升了稳定性。     

木聚糖酶与XIP型木聚糖酶抑制蛋白相互作用分子机制的研究进展

Xylanase inhibitor protein (XIP)型木聚糖酶抑制蛋白对大部分GH10、GH11家族的真菌木聚糖酶具有抑制作用,但是却不能抑制细菌来源和植物自身所产生的木聚糖酶。XIP型木聚糖酶抑制蛋白对木聚糖酶的抑制作用主要是通过模拟底物接触酶的活性位点,迅速阻塞底物进入活性位点区域的通道。然而,在对XIP型木聚糖酶抑制蛋白具有抗性的GH10和GH11木聚糖酶晶体结构中,连接二级结构的Loop构象严重阻碍了XIP型木聚糖酶抑制蛋白的抑制功能。与对XIP型木聚糖酶抑制蛋白敏感的木聚糖酶相比,氨基酸残基的插入突变导致抗性木聚糖酶的Loop具有明显的凸出构象;而在GH11家族抗性木聚糖酶中,"拇指"结构中部分氨基酸的替换致使XIP型木聚糖酶抑制蛋白与"拇指"结构无法形成稳固的氢键和疏水建,从而削弱XIP的抑制作用。     

木聚糖酶分子结构与重要酶学性质关系的研究进展

木聚糖是一种多聚五碳糖 ,是植物细胞中主要的半纤维素成分。木聚糖酶是可将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的水解酶 ,它在饲料、造纸、食品、能源工业和环境科学上有着广阔的应用前景。随着分子生物学、结构生物学的发展及蛋白质工程的应用 ,对木聚糖酶结构和功能的研究不断深入。这里重点阐述与酶的活性、热稳定性、作用pH、等电点、底物亲和性及催化效率等重要性质相关的分子结构研究进展 ,讨论了其进一步的研究发展方向。研究木聚糖酶结构与功能的关系 ,对进一步加深木聚糖酶作用机制的了解、指导木聚糖酶的分子改良有重要意义。     

枯草杆菌蛋白耐热性改造区域的识别

热稳定性相关区域的识别是蛋白耐热性改造的关键问题之一。本文以枯草杆菌蛋白（SUBTILISIN BPN）为研究对象,通过枯草杆菌蛋白同源家族序列的统计耦联分析,提取枯草杆菌蛋白中的保守残基和强耦联残基,并运用分子动力学模拟方法,提取枯草杆菌蛋白表面候选突变残基,综合上述结果,提出了枯草杆菌蛋白表面耐热性改造关键区域的识别方法,并利用该方法确定了枯草杆菌蛋白表面的10个耐热性改造关键区域。将该结果与已有的耐热性突变实验资料进行了对比,发现其中的7个预测区域与实验结果吻合。结果验证了该方法可以较好地识别蛋白耐热性改造关键区域。     

酸性木聚糖酶XynⅡ活性中心关键氨基酸残基的鉴定

目的:鉴定来源于宇佐美曲霉(Aspergillus usamii)E001的酸性木聚糖酶XynⅡ活性中心关键氨基酸残基。方法:对XynⅡ进行SWISS-MODEL同源建模和BLAST序列比较,分析XynⅡ中所有可能作为催化残基的保守氨基酸,采用定点突变手段对其进行鉴定研究。结果:只有Glu-79和Glu-170位于酶与底物作用的活性中心,它们分别位于β折叠股B6和B4上,推测Glu-79和Glu-170为XynⅡ活性中心关键氨基酸残基。将Glu-79和Glu-170突变为酸性的Gln,突变酶E79Q,E170Q在大肠杆菌和毕赤酵母中表达后,活性均丧失。结论:79位、170位Glu是木聚糖酶XynⅡ活性中心的关键氨基酸残基,为该酶进一步的结构与功能研究提供了理论基础。     

耐碱性木聚糖酶产酶菌株的选育

目的:筛选出产碱性木聚糖酶酶活力高的菌株。方法:从碱性环境中采集样品,以自制木聚糖为惟一利碳源,采用刚果红透明圈法于摇瓶发酵法相结合筛选出18株产木聚糖酶酶活较高的菌株,其中1株酶活最高可达335.14 IU/ml。结果:通过培养特性及形态特征初步鉴定为芽孢杆菌。对部分酶学性质研究的结果表明:其作用最适温度60℃,最适pH8.0,在pH9.0条件下仍具有80%酶活力。结论:属于耐碱性木聚糖酶,具有很好的工业应用前景。     

紫珠耐热抗旱性初步研究

针对武汉地区夏季高温干旱的气候特点,分别在室内人工模拟高温和干旱的条件下,对紫珠的耐热性和抗旱性进行了初步研究。结果表明:紫珠有一定的耐高温干旱能力,能忍受45℃高温连续9天和持续9天的干旱,是一种较好的新型园林节水耐旱观果灌木。     

植物抗病基因与病原菌无毒基因互作的分子基础

近10年来,大量的植物抗病基因和病原菌无毒基因被克隆,抗病基因和无毒基因的结构、功能及其互作关系的研究也取得重大进展。通过介绍抗病基因与无毒基因互作的两种模式,从抗病基因与病原菌无毒基因互作角度探讨了抗病基因在植物抗病育种和农作物生产中直用的问题,提出抗细菌和真菌单基因转化很难赋予农作物切实抗性。     

利用基于Normal矩阵的谱平分法挖掘酵母蛋白质相互作用网络中的社团

蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络是生物网络的重要组成部分,也是后基因组时代的热点研究问题。揭示PPI网络中的社团结构,对于理解其复杂相互作用的结构和动态特征,了解活体细胞的结构和功能都有很大作用。但目前对于PPI网络结构的分析带有很强的试探性,还没有成熟可靠的方法。传统的谱平分法需要预先知道社团的个数,为了克服这一缺点,在无向无权的PPI网络中使用改进后的基于Normal矩阵的谱平分法,得到了55个有生物学意义的社团。实验结果表明:尽管PPI网络中的社团结构不是很明显,基于Normal矩阵的谱平分法依然可以有效地挖掘出其中具有生物学意义的社团结构。     

四川省不同天然种群珙桐叶片解剖结构与其耐热性的关系

以四川省15个珙桐种群为试材,采用石蜡切片法、NaClO法观察叶片16项解剖结构,应用变异系数、聚类分析、相关性分析对叶片解剖结构进行筛选,利用隶属函数法对不同种群的耐热性进行综合评价,以期了解珙桐应对热胁迫的生理变化机制,为野生珙桐资源的保护及园林应用提供参考。结果表明：珙桐叶片为异面叶,气孔主要分布于下表皮。16项解剖结构指标在不同种群间达到极显著差异水平;栅海比、栅栏组织厚度、气孔密度、下表皮角质厚度、主脉凸起度、上表皮角质层厚度、下表皮细胞厚度是影响珙桐耐热性的主要解剖结构指标,叶厚度、海绵组织厚度、主脉厚度、上表皮细胞厚度、主脉维管束厚度、气孔长度、气孔宽度、叶片结构紧密度、叶片结构疏松度与耐热性关系不大;15个珙桐种群耐热性存在一定差异,其强弱顺序为：汉源 > 筠连 > 雷波 > 沐川 > 屏山 > 荥经 > 天全 > 美姑 > 平武 > 碧峰峡 > 北川 > 洪雅 > 宝兴 > 大邑 > 邛崃;15个种群耐热性大致分为4类：汉源种群为耐热型,筠连、雷波、沐川等3个种群为中度耐热型,屏山、荥经、天全、美姑、平武、碧峰峡、北川为低耐热型,洪雅、宝兴、雷波、邛崃等4个种群为不耐热型。     

绿色糖单孢菌木聚糖酶的分离纯化与酶学性质研究

木聚糖酶是一种重要的具有工业应用前景的木聚糖降解酶,在充分利用自然资源、保护生态环境等方面具有十分重要的意义.通过硫酸铵分级沉淀及Sephadex G-100凝胶柱层析方法从一株中度耐热耐碱放线菌—绿色糖单孢菌的胞外酶中纯化得到单一的木聚糖酶,相对分子质量为51 kD,酶纯度提高了13.01倍.纯酶最适反应温度为60℃,最适反应pH值为7.0;75℃以下该酶具有良好的热稳定性,在pH 7～10范围内具有较强的耐受力.金属离子Ca2+、Fe2+、Zn2+对该酶具有明显促进作用,Cu2+、Mn2+、Al3+和SDS具有抑制作用而K+,Na+,Mg2+没有明显的作用.该酶为大分子质量的糖基化蛋白,含糖量为21.96%.     

一株产木聚糖酶菌株的分离、鉴定及其酶学特性研究

以木聚糖为唯一碳源,采用平板水解圈筛选和摇瓶发酵相结合的方法,从土壤中分离、筛选到一株产木聚糖酶的细菌xy-7,根据其形态和生理、生化特性,并结合16S rDNA序列分析,初步鉴定为坎皮纳斯类芽孢杆菌(Paenibacillus campinasensis)。经测定,xy-7所产木聚糖酶的最适作用温度为60℃,最适作用pH为7.0。该酶热稳定性较好,60℃时保温2h酶活保持为原来的73%。此外,该酶的pH作用范围较广,pH 9.0时酶活仍能保持68%,属于耐碱性木聚糖酶。这些性质表明,该酶在制浆造纸等行业具有较好的应用前景。     

胰岛素抵抗与脂肪肝关系的研究

胰岛素抵抗(IR)是许多疾病的独立危险因素。胰岛素抵抗与脂肪代谢紊乱非常密切,研究发现它在脂肪肝的发生、发展过程中起了很大的作用。近年来,越来越多的人已经意识到脂肪肝与胰岛素抵抗之间的密切关系。在胰岛素抵抗与脂肪肝的研究中关于瘦素及瘦素抵抗在胰岛素抵抗及脂肪肝的关系中的作用是研究比较多的,本文主要介绍了胰岛素抵抗、脂肪肝的发生机制及瘦素、瘦素抵抗在其中的催化作用。