融合酶的设计和应用研究进展

酶的分子改造和重新设计是解决酶催化工业应用瓶颈的重要途径。基于融合蛋白设计的融合酶技术是分子酶工程的一个研究热点,已逐渐应用于多功能酶和酶靠近效应的构建与控制研究中,显示出重要的理论和应用研究价值。文中对近年来融合酶的分子设计策略和应用研究的进展进行了综述。首先介绍了融合酶的概念和特点,并对最近研究中出现的融合酶构建策略进行了归纳总结,重点阐述了不同种类连接肽对融合酶的影响及其可能机理。同时,对目前融合酶的应用研究进行了归纳和讨论。最后,结合本实验室的研究,指出了融合酶领域的关键问题并对其发展方向进行了探讨和展望。     

卡拉胶酶的研究进展

卡拉胶酶主要有κ－卡拉胶酶,ι－卡拉胶酶,λ－卡拉胶酶,是水解酶的一种。本文从酶的分类和来源,底物专一性和作用方式,酶的性质,产酶菌株及酶系,酶的应用五个方面综述了卡拉胶酶的研究进展。     

透明质酸酶的研究进展

透明质酸酶是能降解透明质酸及部分糖胺聚糖的一类糖苷酶,可应用于医疗和美容等领域。透明质酸酶也可用于制备小分子糖胺寡糖,许多研究发现小分子糖胺寡糖具有比大分子糖胺聚糖更高的生物免疫活性。为便于研究人员对透明质酸酶进行进一步的基础研究及应用研究,本文介绍了透明质酸和透明质酸酶,梳理了透明质酸酶的分类、结构和催化机理,归纳总结了透明质酸酶的酶活力测定方法、重组表达、酶学性质和应用,展望了透明质酸酶的研究方向。     

固定化解淀粉芽孢杆菌α－淀粉酶的研究

本文对固定化α－淀粉酶进行了初步的研究,固定化酶采用海藻酸钙凝胶球来包埋一定纯度的解淀粉芽孢杆菌α－淀粉酶,并且把固定化酶的特点和性质同游离酶进行了比较。同游离酶相比固定化酶明显提高了酶的耐热性和贮藏稳定性,游离酶的最适作用温度为６０℃,而固定化酶最适温度为７０℃。     

右旋糖酐对Savinase蛋白酶的化学修饰及酶学性质研究

采用经高碘酸钠活化的右旋糖酐修饰Savinase蛋白酶,通过凝胶过滤层析(GPC)和圆二色性光谱(CD)表征了修饰后蛋白酶分子量和结构的变化,测试了修饰酶的反应动力学参数,并考察了温度及pH对修饰酶活力的影响。凝胶过滤层析结果证明修饰后蛋白酶分子量明显提高,圆二色光谱分析表明修饰后蛋白酶的结构有所改变,进一步验证了右旋糖酐和蛋白酶发生了反应。与原酶相比,修饰酶对底物的亲和力增加。原酶和修饰酶的最适温度均为40℃,在30℃~50℃之间修饰酶表现出优于原酶的热稳定性。在pH8.5~9.5之间,修饰酶的稳定性高于原酶。     

固定化酶载体研究进展

固定化酶技术的应用提高了酶的稳定性和重复使用性,为酶在工业上的大规模运用提供了条件,其中载体是固定化酶技术的关键环节之一,已成为固定化酶技术目前研究的热点。介绍了介孔材料、纳米材料、磁性材料、天然高分子材料在固定化酶领域的的优缺点、研究现状及其应用情况,综述了载体材料固定化酶研究过程中的分析表征手段,包括形貌分析、结构分析、元素分析、比表面积和孔径分析,并提出了固定化酶载体今后的研究方向,为固定化酶载体进一步的研究和合理利用提供参考。     

类过氧化物DNA酶在生物传感器领域的研究进展

随着对DNA酶研究的进展,DNA酶的很多优点已经超越了传统的蛋白质酶,具有过氧化物酶催化活性的DNA酶在电化学生物检测上拥有很大的潜力。我们简要阐述了DNA酶的特性和应用,描述了其基本性质,对DNA酶在生物分析领域的应用进行了展望。     

酶的定向固定化方法及其对酶生物活性的影响

固定化酶可以提高酶的稳定性,但通常酶通过酶分子上的多个赖氨酸残基随意固定在载体上,这样会使酶的活性显著下降,采用定向固定化酶不仅可以提高酶的稳定性,而且可以保存它的活性。综述了定向固定化酶的几种方法,比较了定向固定化和随意固定化对酶活性的影响。另外,还叙述了酶的活性位点结构变化的自旋共振波谱(EPR)检测。     

化学修饰的和固定化的脂肪酶在有机溶剂中的催化作用研究

本文对聚乙二醇修饰脂肪酶、多孔玻璃载体吸附酶、多孔玻璃载体丙酮沉积酶、硅藻土吸附酶、氧化铝吸附酶和琼脂珠疏水载体吸附酶在有机相中酯合成和酯交换反应的催化作用进行了研究。实验表明,不同形式的酶需要不同的最适加水量。而且,在各自最适条件下,对各种形式酶进行了比较,得出硅藻土和琼脂珠疏水载体是很好的固定化载体,疏水性琼脂珠固定化酶在有机相中的活力比酶粉高46.5％。     

双酶法制备螺旋藻多肽的工艺研究

选用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶结合的双酶法对螺旋藻蛋白进行水解。其中,对木瓜蛋白酶水解螺旋藻蛋白的工艺进行优化。以水解度为指标,研究了酶解时间、酶与底物比、pH和酶解温度4种因素对酶解反应的影响。在此基础上设计了3因素(加酶量、酶解温度和pH)3水平的响应面试验。结果表明碱性蛋白酶水解螺旋藻蛋白的最佳酶解条件为:加酶量4300 U/g,pH 7.0,酶解温度55℃,酶解时间160 min;木瓜蛋白酶的最佳酶解条件为:酶底比为4.5%,酶解温度60℃,pH 6.5,酶解时间210 min。利用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶结合的双酶法制得的多肽水解度可达32.90%,与单酶法相比,水解度明显提高。     

多孔纳米材料固定化酶研究进展

酶是一种天然生物催化剂,有催化效率高、底物选择性强和绿色环保等优点,但酶结构不稳定且重复利用率低,制约了其产业化应用。随着技术的发展,酶的固定化可以提高酶的活性和稳定性,为生物酶的工程化应用带来了新的机遇。多孔纳米材料具有比表面积大、孔隙率高、机械和化学性能稳定等特点和优异的成本效益,是理想的固定化酶载体。本文综述了近些年来金属有机框架、共价有机框架和多孔微球等纳米材料固定化酶的研究进展和应用,重点介绍了载体固定酶的方式,并总结了每种载体的特点,最后讨论了多孔纳米材料固定化酶面临的挑战和发展趋势。     

海藻酸盐裂解酶研究进展

海藻酸盐裂解酶是一类降解褐藻中海藻酸盐的酶。此酶已经在多种有机体中得到分离。对海藻酸盐裂解酶的生物特性、研究方法及其生物学功能进行了介绍。在酶学特性研究的基础上 ,通过酶解构建新型海藻酸盐多聚物 ,可增强和扩展海藻酸盐裂解酶在工业、农业、医药领域中的应用 ,使其在海藻多糖的高值化应用中发挥重要的作用。概述了海藻酸盐和海藻酸盐裂解酶过去和现在的研究状况 ,展望了海藻酸盐和海藻酸盐裂解酶将来的应用前景。     

酶蛋白分子可及性与等电点关系的研究

依据酶的晶体结构数据对它的分子可及性进行了计算和分析 ,探讨了氨基酸可及性与酶性质的关系 ,研究了氨基酸可及性和酶等电点之间的关系 ,发现了氨基酸可及性与酶等电点之间的线性关系。     

海洋细菌Agarivorans sp.HZ105的琼胶降解酶系

通过克隆得到菌株Agarivorans sp.HZ105中3个琼胶酶基因,长度分别为2 988 bp、1 437 bp和1 362 bp,分别编码琼胶酶HZ1、HZ3和HZ4,分别属于糖苷水解酶GH50、GH118和GH16家族。将这些琼胶酶基因与质粒p ET-32(a)构建重组表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),实现了琼胶酶基因的重组原核表达,制备了重组酶,研究了琼胶酶的酶解产物。琼胶酶HZ1降解琼脂糖以及高聚合度新琼寡糖(聚合度为8、10、12和14)得到新琼二糖和新琼四糖;琼胶酶HZ3降解琼脂糖的终产物是高聚合度新琼寡糖;琼胶酶HZ4降解琼脂糖和高聚合度新琼寡糖为新琼四糖和新琼六糖。因此推测菌株HZ105主要先用琼胶酶HZ3和HZ4降解琼脂糖为较高聚合度的新琼寡糖,随后这些寡糖被琼胶酶HZ1和HZ2(课题组先前报道的另一个琼胶酶)降解为低聚合度新琼寡糖。首次研究报道了Agarivorans属中能产生4个琼胶酶的细菌菌株及其琼胶降解酶系,丰富了有关细菌降解琼胶酶体系及其中各琼胶酶作用的研究和认识,也有利于菌株HZ105琼胶酶的有效开发应用。     

酶的分子设计、改造与工程应用

酶工程的研究已经发展到分子水平 ,在体外通过基因工程、化学、物理等手段改造酶分子结构与功能 ,大幅提高了酶分子的进化效率和催化效率 ,生产有价值的非天然酶。对酶工程学若干“热点”和前沿课题的研究、应用进行了概述 ,分析了国际上酶工程研究及应用技术、手段、方法 ,包括体外分子进化、核酶和抗体酶的设计、酶分子的定向固定化技术、酶蛋白分子的化学修饰、融合酶、人工合成及模拟酶等技术 ,并展望了酶工程的技术进步和应用的新进展。     

微囊载体固定化多酶的研究进展

多酶催化是利用多种生物酶构建反应体系或网络,在生物体外实现化学品的合成。在生物制造过程中,多酶的共固定化有利于提高酶的稳定性和重复使用率,更利于多酶间的协同催化。在精准调控下,多酶固定化载体的微囊材料有望实现多酶协同催化性能的最大化。本文中,笔者分析了微囊体系的特点,综述了微囊材料及其固定化多酶的优缺点,总结了微囊多酶固定化体系的应用案例,探讨了其未来发展和应用前景,以期为后续的研究提供参考和指导。     

基于易错PCR的黄曲霉毒素解毒酶体外分子定向进化

运用定向进化-易错PCR方法,提高黄曲霉毒素解毒酶的活力及稳定性,并结合辣根过氧化物酶 (HRP)-隐性亮绿 (RBG) 快速高通量筛选系统,构建了库容约为104的突变体库。经过两轮易错PCR,最终分别获得了耐高温70 ℃突变酶A1773、pH 4.0稳定性的突变酶A1476,pH 4.0和pH 7.5均表现稳定性的突变酶A2863,其酶活力比野生酶分别提高了6.5倍、21倍和12.6倍。经序列分析表明,发现突变酶A1773发生了Glu127Lys和Gln613Arg突变;突变酶A2863发生了Gly73     

真菌漆酶的酶活测定方法评价

目前真菌漆酶酶活的测定方法多样,没有统一的标准,致使不同研究之间的漆酶酶活无法进行比较分析,也造成漆酶产品在酶活质量意义上的混乱。因此,对测定真菌漆酶酶活的各种不同的分光光度法进行了综述和比较分析,认为采用ABTS法作为测定漆酶酶活的方法较具合理性和科学性,建议作为漆酶酶活测定的统一方法。     

单功能过氧化氢酶的高级结构

单功能过氧化氢酶是在生物界广泛分布的抗氧化酶.近年来,人们在对单功能过氧化氢酶一级结构与生化性质深入研究的基础上,针对十几种单功能过氧化氢酶的高度保守的空间结构开展了研究.认识了其活性中心的血红素及周围保守残基,发现了酶的许多特殊结构,如方向不同的血红素,增强酶抗氧化性的侧链残基的共价键和保证酶高效催化的分子内通道等.本文综述了单功能过氧化氢酶空间结构研究现状,概括了酶构象的基本特点,分析了关注和争议较多的酶血红素、肽链侧链共价键及酶分子内通道等重点问题.深入研究单功能过氧化氢酶空间结构是一挑战性的课题,它将推动酶蛋白高级结构形成和酶催化模式等基础理论研究.     

腈类物降解菌多样性和产腈水合酶研究进展

腈水合酶催化反应在有机合成领域已有广泛的应用。作为一类重要的催化剂,腈水合酶可以将腈类物质转化为相应的酰胺。由于这种酶具有固有的立体和区域选择性,在精细化工领域已成为绿色、温和、对同分异构体具有选择性的催化剂。同时腈水合酶在生物修复和环境保护中也起着重要作用。综述了目前国内外腈水合酶的研究进展,包括降解腈类的微生物多样性、腈水合酶的催化特性、产腈水合酶菌株的改造以及腈水合酶相关基因的克隆与研究。对固定化酶和腈水合酶的应用也进行了叙述。