《纖維素多酶複合體降解木質纖維素的協同效應機制》是依託廈門大學，由吳意珣擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：纖維素多酶複合體降解木質纖維素的協同效應機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳意珣
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
能源短缺和環境污染是我國持續發展面臨的兩大挑戰。木質纖維素是地球上蘊藏量最豐富的生物質資源，以木質纖維素進行生物煉製達成可持續發展的能源系統，對環境、能源、工業改革等難題具有重大意義和影響。但因為木質纖維素的來源廣泛，其組成和結構極不相同，影響降解因素錯綜複雜，導致其利用及機理研究並不透徹。本項目採用新一代生物技術路線，以酶譜法串聯蛋白質組學分析，建立高通量纖維素酶篩選平台挖掘新穎菌株，突破國際大廠的專利保護牴觸；藉由定向進化技術改造基因並完成其重組大腸桿菌外源表達系統；同步建立木質纖維素組成和結構的資料庫；採取現代分析技術近紅外線光譜(NIR)、掃瞄式電子顯微鏡(SEM)與X-射線(X-ray)等方法偵測木質維素素材料的型變及質變，闡明木質纖維素的物化性質，揭示纖維素酶其協同效應的降解機制，弄清酶分子間的相互作用，開發有效的纖維素酶制，為纖維素酶在木質纖維素的生物煉製提供理論依據。
結題摘要
提升生物質資源的利用效率，能夠有效解決人類面臨的能源短缺問題和環境污染問題。木質纖維素是地球上蘊藏量最大的生物質資源之一，研究表明，利用纖維素酶水解纖維素是木質纖維素利用的關鍵技術。纖維素酶的來源廣泛，目前多採用真菌如里氏木霉來生產，但是其受到國際大廠的專利保護，因此突破其專利保護，篩選發掘新穎高酶活纖維素酶生產菌株具有很大的套用價值，本研究採用新一代生物技術路線，以酶譜法串聯蛋白質組學分析，建立高通量纖維素酶篩選平台，並挖掘得到一株新穎菌株Klebsiella sp. YS2-1。將其纖維素酶基因cel8A重組表達於大腸桿菌中，酶活達到62.4 U/mg（基於CMC底物）。纖維素的酶解較為複雜，導致其利用及機理研究並不透徹，本項目通過NIR, PSD. SEM等手段測定了茶葉廢棄物經里氏木黴菌纖維素水解酶處理前後的組成和結構，並發現處理後的農業廢棄茶葉，可套用於吸附重金屬Cr(VI)，並建立其動力學吸附模型，此研究對於吸附水溶液中的Cr(VI)和擴大農業廢棄物的使用具有積極作用。同時，為了促進大腸桿菌表達系統生產纖維素酶的工業套用，課題通過裂解基因lysis融合纖維素酶基因構建成裂解迴路來解決重組纖維素酶的破壁釋放問題，已成功套用於基因cel8A的同步釋放。這對於纖維素酶的大規模快速生產具有積極的促進作用。
