《木聚糖高溫水解關鍵酶分子改造及其熱穩定和耐糖機理》是依託南京林業大學，由王飛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：木聚糖高溫水解關鍵酶分子改造及其熱穩定和耐糖機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王飛
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
研究開發耐高溫酶催化纖維素和半纖維素水解，是近年來生物質能源與化學品領域的熱點研究。針對目前木聚糖（半纖維素的主要組成）高溫降解中存在的關鍵問題，本項目擬對木聚糖高溫水解關鍵酶木聚糖酶和木糖苷酶的分子改造及其熱穩定和耐糖機理進行研究。對來源於一株極耐熱菌Thermotoga thermarum的耐高溫木聚糖酶A和beta-木糖苷酶，在蛋白序列比對的基礎上利用同源建模、圓二色光譜和蛋白單晶X-射線衍射等方法構建其3D結構模型,並基於分子理性設計對兩種關鍵酶的相關功能胺基酸進行定點突變，以獲得高效極耐熱木聚糖酶和木糖苷酶，研究其對楊木和玉米秸稈纖維木聚糖的高溫催化降解性能，闡明其熱穩定和耐木糖機理，為耐高溫高效木聚糖水解酶的開發利用提供理論和實踐依據。項目研究具有重要的科學理論意義和套用價值。
結題摘要
1、項目背景 高溫酶催化因其具有諸多優點已成為現代生物催化技術的重要發展方向之一，尤其是在纖維生物質原料水解轉化製備生物質能源與化學品領域，耐高溫半纖維素酶和纖維素酶的開發利用已成為研究熱點。但迄今為止，對於耐高溫半纖維素酶的結構特徵及其耐熱穩定性和機制研究，國內外鮮有報導。本項目研究目的是構建極耐熱木聚糖酶Xyn10A的3D結構，闡明其Ca2+促進熱穩定性及機制，研究獲得高效木聚糖類半纖維素水解關鍵酶。 2、主要研究內容 （1）極端嗜熱菌Thermotoga thermarum來源的耐高溫木聚糖酶的基因克隆、表達及酶學性質； （2）極耐熱木聚糖酶C端和N端碳水化合物結合域CBM的功能作用；（3）Ca2+-木聚糖酶的空間結構特徵及Ca2+促進熱穩定性； （4）極耐熱木聚糖酶Xyn10A的分子定向改造； （5）極耐熱木聚糖酶、β-木糖苷酶催化效果。 3、重要結果及關鍵數據 （1）通過同源建模構建了極耐熱木聚糖酶Xyn10A的3D結構，採用圓二色譜方法對其高溫結構特性進行了分析表征，研究確定了其Ca2+結合區域並成功對其進行了分子定向改造； （2）研究獲得了可在80-95oC下催化水解木聚糖且熱穩定性好的耐高溫Ca2+-木聚糖酶催化體系； （3）項目研究成果已發表論文11篇，其中SCI收錄論文9篇，獲授權發明專利1件、申請發明專利1項。
