《新屬種來源新型瓊膠酶構效關係的研究與套用》是依託山東大學，由劉燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新屬種來源新型瓊膠酶構效關係的研究與套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉燕
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
瓊膠酶降解瓊脂生成的瓊寡糖在食品、化妝品和醫藥行業有著廣泛的套用，而不同聚合度的瓊寡糖生物活性和套用價值差異較大。目前常用的化學水解法很難獲得聚合度特定或均一的瓊寡糖，大大限制了其深度套用。本項目擬基於前期課題組分離的高效降解瓊膠的黃桿菌科新屬種HQM9進行的基因組測序和胞外瓊膠酶質譜分析，分別挖掘出兩條水解產物組成不同的新瓊膠酶基因AgaP和AgaW，在此基礎上開展兩基因序列和蛋白質結構模擬分析，結合酶水解特性確定其各自所屬的糖水解酶家族及主要功能模組；通過比較分析各主要功能模組雜合和融合後的水解產物變化的規律，揭示決定瓊膠酶水解聚合度的主要結構域；通過理性改造功能結構域闡明新型瓊膠酶AgaP和AgaW的作用機制，並開發水解瓊膠聚合度可控的瓊膠酶設計策略。研究結果為實現特定聚合度瓊膠寡糖的酶法製備調控奠定基礎，具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
瓊膠酶降解瓊脂生成的瓊寡糖在食品、化妝品和醫藥行業有著廣泛的套用，而不同聚合度的瓊寡糖生物活性和套用價值差異較大。目前常用的化學水解法很難獲得聚合度特定或均一的瓊寡糖，大大限制了其深度套用。本項目以來源於高效降解瓊膠的黃桿菌科新屬種HQM9的兩條水解產物組成不同的新瓊膠酶基因AgaP和AgaW為研究對象，開展兩條基因序列和蛋白質結構模擬分析，確定了其各自所屬的糖水解酶家族分別為GH42和GH16。對兩條基因進行基因結構分析，確定了4個主要功能模組，研究了每個功能模組的酶學特性及產物降解模式，明確了與產生新瓊二糖有關的功能模組CMP和NMW。構建了瓊膠酶基因AgaP和AgaW的同源模型，根據獲得的三維結構模型，結合重組功能模組的功能比較分析，構建了用於研究功能模組與產物聚合度相關性的4個置換體，通過比較分析各主要功能模組雜合和融合後的水解產物變化的規律，揭示決定瓊膠酶水解聚合度的主要功能模組。結合TLC、MALDI-TOF質譜分析，證實置換體EX1降解瓊膠時的終產物為新瓊二糖，酶切方式為從瓊膠的末端開始裂解的外切瓊膠酶。以不同聚合度瓊膠寡糖為底物，進行置換體EX1酶解的最小底物分析，結果表明：置換體EX1的最小降解單元為新瓊四糖；置換體EX3是以新瓊四糖為終產物的內切瓊膠酶，能夠降解的最小單元為新瓊六糖。確定了功能模組P1和W1對於酶降解瓊膠生成不同聚合度瓊膠寡糖具有重要作用，其中功能模組P1對於產生單一聚合度的新瓊二糖具有錨定性。課題組還拓展地研究了HQM9 來源的與瓊膠酶基因AgaP、AgaW一級結構相似的兩條瓊膠酶基因AgaN、Aga9，分別對其進行基因克隆表達、酶學性質及酶解底物特異性研究，為AgaP、AgaW基因建模及比較研究提供理論數據。 本項目通過理性改造功能結構域，明確決定瓊膠酶酶解產物聚合度的功能位點，闡明新型瓊膠酶AgaP和AgaW的作用機制，為開發水解瓊膠聚合度可控的瓊膠酶提供設計策略。研究結果為實現特定聚合度瓊膠寡糖的酶法製備與調控奠定基礎，具有重要的理論意義和套用價值。
