多功能輔酶高效降解纖維素的協同作用機理研究

《多功能輔酶高效降解纖維素的協同作用機理研究》是依託福州大學，由葉卓亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多功能輔酶高效降解纖維素的協同作用機理研究
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：葉卓亮

項目摘要

通過酶水解纖維素製取的生物質乙醇可以替代石油，將成為未來的主要車用燃料。然而，受水解速率緩慢等瓶頸的制約，生物質乙醇在經濟性上還無法和石油燃料競爭。申請者前期的研究結果證實，使用多功能輔酶StCel5A能提高纖維素水解速率25%以上，但高效多功能輔酶協同降解纖維素的作用機理還不甚清楚，我們推測StCel5A對纖維素水解速率的提高與其降低外切纖維素酶CBH1凝結失活的作用有關。因此，本項目擬發展AFM液相清晰成像技術對CBH1的凝結進行表征，並綜合套用結構模擬、分子對接、生物信息學等方法對StCel5A這類多功能酶的活性位點規律進行研究，進而在分子水平上揭示多功能輔酶協同水解生物質的機理；同時，本項目還將建立多功能輔酶臨界用量的方法評價多功能輔酶的最優協同作用，運用該評價方法篩選最優的多功能輔酶，最佳化構建多功能輔酶和CBH1的酶體系，為開發基於多功能輔酶的纖維素水解高效酶配方奠定理論基礎。

結題摘要

生物質乙醇做為一種可再生燃料，將在未來的車用燃料中扮演重要角色。然而， 受水解速率緩慢等瓶頸的制約，生物質乙醇在經濟性上還無法和石油燃料競爭。使用多功能輔酶能極大提高纖維素水解速率，但在此研究之前，其作用機理還不甚清楚。通過該研究，我們發現，多功能輔酶的作用與酶的木聚糖活性高度相關。通過綜合套用結構模擬、生物信息學等方法對StCel5A這類多功能酶的活性位點規律進行研究，發現能發揮功效的多功能輔酶具有除原有活性位點之外另一對谷氨酸活性位點，而不具有木聚糖活性的酶則都沒有該活性位點，從而揭示了多功能輔酶協同水解生物質的機理；同時，本項目還建立了多功能輔酶評價方法，為通過蛋白工程改造多功能輔酶，開發基於多功能輔酶的纖維素水解高效酶配方奠定理論基礎。