《多模組持續性內切纖維素酶CcCel9A的持續性驅動力研究》是依託山東大學，由張坤迪擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多模組持續性內切纖維素酶CcCel9A的持續性驅動力研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張坤迪
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多模組持續性內切纖維素酶CcCel9A來源於一株高溫厭氧纖維素降解菌Clostridium cellulosi CS-4-4，包含1個9家族糖苷水解酶催化模組和5個底物結合模組，並具有內切酶和外切酶雙重活性。它可以單獨作用於結晶纖維素，從纖維素單鏈的非還原端開始連續切下纖維四糖且持續性相對較高，是現有纖維素酶中比較稀缺的類型。根據前期研究發現，其持續催化的驅動力可能來源於多模組與底物的相互作用力和活性中心關鍵位點的自由能變化。為了驗證這一假說，解析CcCel9A維持高效持續性的驅動力來源，本項目擬從CcCel9A的多模組結構和活性中心的關鍵位點研究兩方面入手，通過突變體構建及其酶學性質分析、催化過程的計算模擬和底物結構變化的表征三個層面闡明CcCel9A的作用模式，了解影響其持續催化效率的關鍵因素和限速步驟，提出GH9家族持續性內切酶水解過程的模型，為高效纖維素酶製劑的製備提供理論依據。
結題摘要
多模組持續性內切纖維素酶CcCel9A來源於一株高溫厭氧纖維素降解菌Clostridium cellulosi CS-4-4，包含1個9家族糖苷水解酶催化模組和5個底物結合模組，並具有內切酶和外切酶雙重活性。它可以單獨作用於結晶纖維素，從纖維素單鏈的非還原端開始連續切下纖維四糖且持續性相對較高，是現有纖維素酶中比較稀缺的類型。本項目從CcCel9A 持續性內切酶截短突變體的構建及其酶學性質分析、CcCel9A 持續性內切酶催化過程的計算模擬及CcCel9A 持續性內切酶點突變體底物降解特性的表征三個方面入手， 明確了CcCel9A中的CBM3b 模組主要負責酶與不溶性底物的結合，而CBM3c 模組主要負責將纖維素單鏈送入催化孔道。在底物進入活性中心以後，Glc(+1/+2)主要負責破壞纖維素單鏈與CBM 結合的氫鍵，而Glc(−4~−1)負責拉動剝離出的單鏈，兩部分相互協同，使酶分子在底物表面持續滑動。當它在纖維素單鏈上持續滑動不斷產生G4 時，是外切酶的工作模式；生成的G4 繼續被水解為G1、G2 和G3，是內切酶的工作模式。最終，本項目闡明了CcCel9A的持續性驅動力來源並提出GH9 家族持續性內切酶水解過程的模型，這將有助於認識持續性纖維素水解酶在進化上的巧妙性，了解持續性內切酶與傳統持續性糖苷水解酶的差異與協同，解析天然纖維素底物酶解的瓶頸和制約因素，為纖維素酶工程改造提供理論依據。
