纤维二糖水解酶Ⅰ吸附结构域的新功能

从拟康氏木霉S-38中分离纯化得到的外切酶Ⅰ（CBHI）,经过木爪蛋白质酶的有限酶解后通过一系列的柱层析分离获得其吸附结构域（CBM）．利用CBM与纤维素在40％下作用24h后,利用红外光谱测定纤维素结构的变化,发现纤维素的氢键作用减弱,利用分子动力学模拟进一步确认实验的结果,并从纳米尺度上阐明了在CBM分子吸附作用于纤维素表面的过程中纤维素链间的氢键作用明显降低．本研究表明CBM分子不仅具有使CBHI分子定位于纤维素表面的作用,还会在吸附过程中导致纤维表面结构的破坏．本研究为CBHI分子催化结构域与吸附结构域分子间的协同模型提供了一重要证据．     

滴定法快速测定发酵液中植酸酶活性

目前植酸酶发酵液中植酸酶活测定方法主要采用比色法,但此方法受到发酵液中磷的严重干扰,大大降低了检测的准确性.为避免传统方法中磷对检测过程的影响,笔者基于酶活性可用单位时间、单位体积中底物的减少量来表示的原理,通过自动滴定检测植酸钠浓度变化并建立分析模型计算出植酸酶活性.结果显示:在200～1 000 U/mL范围内,不...     

纤维素酶与木质纤维素生物降解转化的研究进展

利用纤维素酶将预处理后的秸秆降解成可发酵性单糖,然后发酵生产所需的液体燃料及化工产品的技术,对于我国解决能源、环境、人口就业等难题有着巨大的积极影响。在木质纤维素生物降解转化工艺中,减少纤维素酶用量及提高酶解效率是降低木质纤维素降解成本的关键。纤维素酶系和木质纤维素酶水解技术的改进需要深入了解纤维素酶系统的组成及其协同作用、纤维素酶的结构与功能以及纤维素酶的生产技术。将就以上几个方面的研究进展进行讨论,并深入探讨了纤维素酶糖化能力的评价方法。     

基于宏组学方法认识微生物群落及其功能

进入后基因组学时代,测序技术飞速发展,测序成本明显下降,形成了涵盖宏基因组学、宏转录组学和宏蛋白质组学的宏组学技术,推动了对微生物群落的多样性、结构及潜在基因功能方面的深入研究。最近随着整合的宏组学技术的提出及应用,全面系统分析微生物群落动态变化及其代谢功能已成为可能,这将成为微生物生态学研究的新趋势。本文综述了宏组学在研究海洋湖泊、深海热泉、人体肠道、牛瘤胃生境、森林土壤与堆肥生境等环境中微生物群落的结构和功能方面的最新进展与成功应用案例。     

纤维素酶家族及其催化结构域分子改造的新进展

纤维素酶的分子改造是其催化性能改进及催化效率提升的重要手段。近年来,组学技术与结构测定技术的迅速发展,人们已建立了包括糖苷水解酶(Glycoside hydrolase,GH)在内的碳水化合物活性酶组分数据库。通过对同一蛋白家族进行序列比对、分子进化分析与祖先基因重构,以结构模建分析为指导的纤维素酶分子改造,可以明显缩小序列或结构的搜索空间,加快酶分子改造的速度,增大理性设计成功的概率;同时针对催化中心活性架构的分析可以进一步阐明纤维素酶的催化机理与酶分子持续性降解机制。文中主要对纤维素酶家族及其催化结构域的分子改造取得的最新进展作了综述。在后基因组时代基于蛋白质家族中的海量数据分析,以其保守结构信息为指导的理性设计,将会成为纤维素酶分子改造的重要方向,从而推动生物质转化工艺的快速发展。     

热纤梭菌高效降解木质纤维素过程的组学研究进展

摘要:热纤梭菌(Clostridium thermocellum)是高效降解木质纤维素的重要微生物,因其能分泌纤维小体这一超分子酶系复合物而备受关注。它分泌的酶系组分多样,胞外酶组分的表达、分泌及其在纤维小体支架蛋白上的组装是一受到胞外碳源等因素显著影响的动态过程。热纤梭菌究竟如何感知纤维素等不溶性底物的存在并动态调控相应酶组分的分泌,完成具有高效降解能力的超分子酶系复合物的组装成为近几年来相关研究的热点。本文主要从基因组学、转录组学、蛋白质组学及菌体对胞外碳源的感应机制等方面来综述相关研究进展,并对热纤梭菌降解天然复杂生物质的动态过程及其相应机制进行了剖析,并展望其应用前景。     

对硝基苯纤维二糖苷（PNPC）结合于外切纤维素酶I（CBHI）时分子构型和构象变化的研究

以固定浓度的外切纤维素酶I（1,4-β-D-glucan cellobiohydrolase I,CBHI）,对不同浓度的对硝基苯纤维二糖苷（p-nitrophenol-cellobioside,PNPC）在4℃下进行结合．以紫外线光谱、荧光光谱的变化和等温滴定量热法（isothermal titration calorimitry,ITC）分别确定酶的饱和结合位点数（saturation binding point,SBP）．然后,对在4℃和SBP条件下,结合时形成的“PNPC-CBHI”复合物进行PNPC分子构型变化和CBHI分子构象变化的分析．结果表明,在水解反应不能进行的条件下,CBHI结合PNPC的反应是一个由负焓变（-△H）控制的不可逆的放热过程．结合可导致PNPC的构型转变为PNP（对硝基苯）分子构型,而CBHI的构象变化可循环发生．“PNPC-CBHI”复合物与CBHI和PNPC之间不存在可逆性的平衡过程,在酶分子不断循环进行的结合／解离过程中,由CBHI构象变化提供的能量,使PNPC分子不断转化为PNP分子构型,结合复合物解离出PNP与纤维二糖后,再生的CBHI才可与PNPC结合．并对这一结果应用于解释酶催化机理的普适性进行了讨论．     

海洋褐藻多糖的复杂结构、降解酶系以及生物学功能

海洋大型藻类(包括褐藻、红藻和绿藻)具有生物质资源产量高、生长过程中不占用耕地和淡水资源等优点,是未来生物炼制的优良原料。2021年,中国褐藻产量为190万吨,远高于其他经济藻类。但是与绿藻相比,褐藻所含的褐藻酸盐和红藻所含的3,6-脱水-L-半乳糖等多糖组分不容易发酵,极大地限制了其高值转化的进程。本文针对褐藻多糖的高效降解与高值转化这一研究热点,总结了褐藻的系统发育与褐藻多糖(褐藻胶、岩藻多糖以及昆布多糖)的复杂结构组成,分析了3类海洋多糖降解酶系的家族、空间结构及其特异性识别专一底物的活性架构等特征,并对褐藻多糖降解产物及其衍生寡糖的生物学功能进行了构效分析,以期揭示海洋多糖降解酶系的高效催化机制和特异性识别机理,推动褐藻的高效生物降解转化,为精准定制生物活性寡糖,构建绿色低碳工业化生产工艺提供参考。     

溶磷微生物在土壤磷循环中的作用研究进展

磷是生物分子中的重要元素,是陆地生态系统初级生产的主要限制因子之一。全球粮食需求的增加和现代农业对磷肥的消耗导致集约农田中磷的过量输入,进而引起土壤磷流失的增加和地表水的持续富营养化。溶磷微生物(phosphate solubilizing microorganisms, PSMs)被认为是可以提高农业生产力的生态友好型肥料,在改善土壤肥力方面有重要意义。全面和深入理解PSMs功能及其在磷的土壤生物化学转化过程中的作用,对提高土壤磷有效性有至关重要的作用。本文系统综述了PSMs的种类和分布多样性,主要参与微生物磷循环的功能基因,以及PSMs如何参与土壤磷循环和这些过程背后的反应机制,以便更好地认识PSMs能力及其在土壤磷循环中的作用,以便于在未来的应用中发挥更大的潜力。     

通过参数相关性分析对发酵控制策略在植酸酶高密度发酵中的作用探讨

为了优化植酸酶高密度发酵条件,有必要获取在发酵过程中由于控制策略引起有关参数的实时变化及其关联性.本研究利用传感器对植酸酶工程菌高密度发酵过程进行数据在线采集,通过改变转速、接种量与补料甘油,探讨三方面控制因素对高密度发酵产酶过程参数具体影响及各参数变化之间的相关性,建立起与转速-细胞密度-溶氧-乳酸相关的发酵罐内外环...